LEE- Atmosfer Bilimleri Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19192

Gözat

Yer tabanlı uzaktan algılama sistemleri kullanılarak Akdeniz bölgesinde hortum hadiselerinin sinoptik analizi ve modellenmesi

(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Özgenç, Ramazan ; Deniz, Ali ; Meteoroloji Mühendisliği, Atmosfer Bilimleri

Hortum hadiseleri, Amerika Birleşik Devletleri başta olmak üzere, Avrupa, Güney Afrika, Asya'nın güneyi, Japonya'dan Avustralya'ya kadar dünyanın birçok noktasında görülmektedir. Dünyada meteorolojik hadiseler içinde can ve mal kayıplarının en önemli nedenlerinden biridir. Dünyada olduğu gibi Türkiye'de de hortumlar ile birlikte kuvvetli fırtınalar, kuvvetli yağış ve dolu gibi meteorolojik hadiseler beraber görülmektedir. Türkiye'de hortum olaylarına ilişkin açık bir kaynak bulunmadığından, Türkiye'de gerçekleşen hortumların zamansal ve mekânsal analizi için Avrupa Şiddetli Hava Olayları Veritabanı (ESWD) içerisindeki 1818-2018 yılları arasında Türkiye'de gerçekleşen hortum olaylarına ilişkin kayıtlar kullanılmıştır. Bu Veritabanı gazete ve çeşitli gönüllü kaynaklarından aldığı veriyi 4 kategoride doğrulayarak yayınlamaktadır. Türkiye'de gerçekleşen hortum hadiselerine ilişkin veritabanında son yıllarda önemli bir artış meydana gelmiştir. 1818-2018 yılları arası 450 hortum hadisesinin 447'sı 1997 yılından sonra kaydedilmiştir. Bu durumun hortumun gerçekleştiği alanlarda artan nüfusla birlikte daha çok can ve mal kaybıyla medyada daha çok yer bulması verilerin toplanmasında kolaylaştırıcı bir rol oynamıştır. Hortumlar, Türkiye'de deniz etkisinden dolayı daha çok denize kıyısı olan Akdeniz Karadeniz, Ege ve Marmara Bölgelerinde görülmesine karşın Doğu Anadolu'nun yüksek platolarında ve İç Anadolu'da seyrekte olsa görülmekte ve ciddi can ve mal kaybına sebep olmaktadır. Kasım-aralık arasındaki dönemde İzmir'den Antalya sahil bandına kadar uzanan kısımda ağırlıklı görülürken, temmuz-eylül arası ise yoğun bir şekilde Karadeniz sahil bandında gözlemlenmiştir. Karadeniz sahil bandında bu aylarda deniz suyu sıcaklığının diğer ayların 6 ºC ila 8 ºC üzerinde 22 ºC-24 ºC arasında seyretmesi nemli ve sıcak deniz havasının yükselici hava hareketlerini tetikleyerek daha yukarı enlemlerden gelen siklonların getirdiği soğuk hava ile birleştiğinde şiddetli konvektif fırtınaların oluşmasına katkı yapmaktadır. Aynı zamanda Doğu Anadolu'nun platolarında mayıs döneminde meydana gelen hortum hareketleri yüzeyin hızla ısınması ile eriyen karın ortamdaki nemi artması hortum hareketlerini arttırmaktadır (Bozkurt, 2011). Ayrıca Türkiye'de kasım-şubat arası soğuk dönemde çok sayıda Akdeniz siklonu Türkiye'nin Ege ve Akdeniz kıyılarını etkisi altına almaktadır. Bu siklonların beraberlerinde getirdikleri sıcak ve nemli Akdeniz havasını atmosferin üst seviyelerine taşıyarak burada mevcut bulunan soğuk hava ile teması kararsız atmosfer koşullarının oluşmasına katkı sağlayarak hortum, kuvvetli rüzgarlar, dolu, şiddetli sağanak ve sel gibi birçok meteorolojik olayların meydana gelmesine neden olmaktadır. Bu nedenle Türkiye'de hortumun meydana gelmesinde deniz etkisi, siklonlar ve topografya önemli katkı yapmaktadır. Türkiye'de kayda geçen ilk hortum hadisesi 1818 yılında görülmüştür. İlk can kaybı ise İstanbul Büyükçekmece önce su üzerinde başlayan 2 kişinin ölümüne 14 kişinin yaralanmasına neden olan F2 şiddetindeki hortumdur. En ölümcül hortum hadisesi ise 1930 yılında Edirne'de 20 kişinin öldüğü ve şiddetinin bilinmediği hortum hadisesidir. 2018 yılı sonuna kadar çeşitli ölçeklerde meydana gelen hortum hadiselerinde 41 kişi ölmüş 114 kişi ise yaralanmıştır. 450 hortum hadisesinin %31,69 sonbahar, %26,33 kış, %22,54 ilkbahar, %19,64'ü ise yaz aylarında gerçekleşmiştir. Türkiye'de hortumlar en çok ocak, mayıs ve ekim aylarında görülürken en az nisan ve ağustos ayında görülmüştür. Hortumların önemli bir kısmı gün ışığın olduğu saatte oluşurken gece saatlerinde oluşan hortumlarda görülmüştür. Hortumlar en çok gün ışığının dik geldiği öğlen ve öğleden sonra 09:00-14:00 Eşgüdümlü Evrensel Zaman (UTC) saatleri arasında meydana gelmiştir. Hortumların en az görüldüğü saat dilimi ise 01:00 UTC olarak gerçekleşmiştir. Fujita ölçeğine göre F3 şiddetinde %1.29, F2 şiddetinde %13.55, F1 şiddetinde %62,58 ve F0 şiddetinde 22.58% oranlarında gerçekleşmiştir. Burada F0 şiddetindeki hortumlarının 3 tanesi hariç deniz üzerinde ve kıyıda gerçekleşmiştir. Bu durum mezosiklonik olmayan daha çok su yüzeyinde oluşan F0 şiddetindeki su hortumların olduğunu göstermektedir. Su hortumları sonbahar mevsiminde karada görülenlerin neredeyse iki katı oranında görülmüştür. Diğer mevsimlerde ise görülme sayıları neredeyse birbirine yakın gerçekleşmiştir. Ayrıca mayıs ve aralık ayları arasında kara hortumlarından çok daha fazla görülmüştür. Türkiye'de en uzun yol giden hortum F1 şiddetinde ve 14 km mesafe katetmiştir. Türkiye'de hortumlar ağırlıklı olarak 3-4 km aralığında yol gitmiş ve 550 metre yol genişliğine ulaşan hortumlar görülmüştür. Ağırlıklı yol genişliği ise 150-200 metre olarak gerçekleşmiştir. Türkiye'de hortumların yaklaşık %81'inin güneyli yönlerden kuzeyli yönlere ilerledikleri tespit edilmiştir. Akdeniz Bölgesi hortum hareket yönlerinin bu oranın yükselmesine katkı yaptığı görülmüştür. Bu çalışmanın ikinci bölümünde; Sayısal Hava Tahmin Modeli (WRF) V4.1.2 modeli için veri olarak Global Data Assimilation System (GDAS), 0.25° Final Analysis ve diğer çalışmalar için de ERA-5 verisetleri kullanılmıştır. İlk hadise için 13.11.2017 00 UTC'den 14.11.2017 00 UTC'ye kadar ve ikinci hadise için 17.01.2016 00 UTC'den 18.01.2016 00 UTC'ye kadar olan veriler modele tanıtılmıştır. Türkiye'nin Akdeniz Bölgesi'nde doğuda Antalya sınırı, kuzeyde Balıkesir'in güneyi, Afrika'nın kuzeyi ve Avrupa'nın güneyi Sicilya adasını içeren 9 km çözünürlüklü bir çalışma alanı ve batıda Bodrum ve doğuda Side'yi içine alan 3 km çözünürlüklü ikili yuva şeklinde çalışma alanı kullanılmıştır. Ayrıca Meteoroloji Genel Müdürlüğü (MGM) tarafından sunulan uydu ve radar görüntüleri incelenmiştir. 12.11.2017 tarihinde F3 şiddetinde gerçekleşen hortum hadisesinde; Sicilya ve Libya arasındaki bölgede oluşan Akdeniz siklonu 13.11.2017 tarihinde 16:50 UTC ve 19:00 UTC arasında yanlızca Antalya ilçelerinde 2 adet F1, 1 adet F2, 1 adet F3 ve maksimum 3 cm çapında dolu olayına neden olmuştur. Siklonun etkisiyle kasım ayı ortalamalarının üstünde 22.2 ºC seyreden deniz suyu sıcaklığı ile birlikte yüzeyde 35 knot değerine ulaşan kuvvetli güney doğulu rüzgarlar ile 300 hPa seviyesinde daha batılı yönlerden esen 85 knot değerindeki kuvvetli jet rüzgarların varlığı kuvvetli yükseltici hareketlerin oluşturarak yer seviyesindeki nemin atmosferin üst seviyelerine taşınımı sağlamış ve yer ve 500 hpa seviye arasındaki sıcaklık farkının 40 ºC üzerine çıkması çok kararsız atmosfer koşullarının oluşmasına katkı sağladığı görülmüştür Index tahminlerinde, hortum sırasında Finike üzerinde 18:00 UTC'de; Konvektif yeterlikli potansiyel enerji (CAPE) değerlerinin 1750-2000 Jkg-1 maksimum aralıkları olduğu bu değerler ile orta seviyeli kararsızlığın ve orta seviyeli ya da şiddetli oraj olma ihtimalinin olduğunu göstermiştir. 0-1 km rüzgâr kaymasının 12-14 ms-1 değeri, 0-6 km alizinde ise 30-32 ms-1 yüksek değerleri göstermiştir. Oraj nisbi sarmal (SRH) değerleri 0-1 km arasında 200-300 m2s-2 0-3 km 400-500 m2s-2 ile yüksek değerler göstermiştir. Enerji helicity indeks (EHI) değeri 0-1 km için 1.5-2 arasında ve 0-3 km EHI değerinin ise 5.5-6 arasında çok yüksek değeri göstermiştir. Hortum için kullanılan index değerleri, mezosiklon içeren F2+ üzerindeki hortum oluşma ihtimalinin yüksek olduğunu göstermiş ve WRF analizinin hortum şiddetinde iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. 17.01.2016 tarihinde Antalya'nın Demre ilçesinde önce su yüzeyinde başlayan sonra kara üzerinde devam eden F1 şiddetindeki hortum analizinde ise; İlk hadise gibi 16.01.2016 tarihinde Sicilya üzerinde bulunan Orta Akdeniz siklonunun Akdeniz Bölgesi'ni etki altına almasıyla gerçekleştiği görülmüştür. Deniz yüzeyi sıcaklığının ocak ayı ortalamasının 1 ºC üzerinde 17.5 ºC arasında seyrettiği ve alçak basınc sisteminin siklonik hareketinin etkisiyle Akdeniz üzerinden 30 knot değerini bulan güneyli rüzgarların Akdeniz üzerinden nemli ve sıcak deniz havasını Demre üzerine getirerek, 850 ve 700 hPa seviyelerinde % 100'ü bulan nemin oluşmasına katkı sağlamıştır. Yer ve 500 hPa seviyeleri arasındaki sıcaklık farkı yaklaşık 44 ºC değerine ulaşarak kararsız atmosfer koşulların varlığına katkı yapmıştır. 300 hPa seviyesinde 110 knot değerlerini bulan güçlü jet maksimumlarının Akdeniz üzerinden gelerek Demre'nin üzerinden geçtiği görülmüştür. Demre üzerinde; CAPE değerlerinin 460 Jkg-1 değerinin kış ayları için nispeten yüksek değerlerdir. 0-1 km rüzgâr kayması analizinde shear değerinin 4-6 ms-1, 0-6 km arasında ise 30-32 ms-1 değerleri ile yüksek değerler göstermiştir. SRH değerlerinin 0-1 km arasında 100-200 m2s-2, 0-3 km arasında ise 300-400 m2s-2 bulan yüksek değerler görülmüştür. EHI değerleri 0-1 km ve 0-3 km için 0.5-1 aralığında düşük değerler gösterdiği tespit edilmiştir. Antalya radarı hortumun gerçekleştiği yerlere yakın olmasına rağmen yerden 965 metre yüksekte kurulu olması hortum hadiselerinin yaklaşık bu seviyeni altında gerçekleşmesi radarların ışın yüksekliği nedeniyle hortuma dair işaretler görülememiştir. Yanlızca 50 dBZ üzerinde reflektivite değerleri bulunan oraj hücrelerinin ve squall hattının varlığı görülmüştür. Meteosat İkinci Nesil (MSG) uydu görüntü analizinde ise ; F3 şiddetindeki hortum hadisesinde kızılötesi ve su buharı kanal görüntülerinde çok yüksek soğuk parlaklık değerleri yukarı yönlü hava akımlarının çok kuvvetli olduğunu göstermiştir. F1 şiddetindeki hortum hadisesinde ise -30 ºC civarında soğuk parlaklık değerleri görülmüştür. Kızıl ötesi kanal görüntülerinde hortum işaretlerinden olan kanat hattı bulutluluğu tespit edilememiştir. Hortum hadiselerinde Görünür ve HRV kanal görüntüleri uyduların karanlık dilime rastlamıştır.
Measurement and analysis of sky brightness in tae-3: A case study in Antarctica

(Graduate School, 2020) Küçük, Furkan Ali ; Kahya, Ceyhan ; 637054 ; Atmospheric Sciences Programme

Astronomers and atmospheric scientists usually use light from the sky to analyze the universe and atmosphere we live in. Light travels a long way in the atmosphere, scattered by aerosols and molecules. As a result, the natural glow in the sky deteriorates and increases. Sky brightness is caused by two main sources as artificial and natural. Basic parameters are the sunlight reflected from the moon and the earth, the diffusion of star lights in the atmosphere, the Zodiac Light, and the Aurora. The secondary parameters are artificial resources. Incorrect urban lighting planning is one of the biggest reasons for this. To observe the fainter stars and small changes in the sky, it is necessary to have a very dark sky and the sky brightness should be less than 19 magnitudes. The night-sky brightness can be used as an environmental assessment indicator to characterize the relative intensity of light pollution. The night-sky brightness was measured and monitored around Antarctica Horseshoe Island using a portable light-sensing device called "The Sky Quality Meter" for about a month in TAE-3 (Turkish Antarctic Expedition 3) that took place between 03.02.2019-01.03.2019. These measurements are taken between 62 and 67 degrees Southern Latitudes. The Sky Quality Meter (SQM) is a device that can instantaneously measure the brightness of the night sky in units of mag/arcsec², the international unit for measuring sky brightness. The positions of moonrise/moonset, sunrise/sunset, civil/nautical, and astronomical twilight which cause poor sky quality when observing the sky are calculated. The cloud cover and temperature, to study astronomical and meteorological parameters were measured as well. Before the start of each phase, training was provided to all parameters on the procedures in using the SQMs to take night sky brightness data. For the measurement results, the lowest value of the device is expected as mag/arcsec². This value can be shown as the sensitivity of the device to the brightness of the sun. Looking at the values measured during February, the highest value; 20.39 mag/arcsec², was equal to the values in cities with normal light pollution. Particulate values measured throughout the expedition are observed to affect the sky quality measurements adversely and it was determined that there was an inverse ratio between the number of particles and the visibility ratio of Aurora. For a better view of the night sky for several scientific reasons, monitoring atmospheric parameters and brightness elements is really important. Our project continued within the scope of TAE-4 and a comparative analysis of its measurements was carried out. In addition to continuing sky quality measurements, monitoring the visibility of Aurora and the change in the number of particles is of great importance for future studies. Keywords: Antarctica, Light Pollution, Sky Quality
Measurement and analysis of sky brightness in tae-3: A case study in Antarctica

(Institute of Science and Technology, 2020-07) Küçük, Furkan Ali ; Kahya, Ceyhan ; 637054 ; Atmospheric Sciences

Astronomers and atmospheric scientists usually use light from the sky to analyze the universe and atmosphere we live in. Light travels a long way in the atmosphere, scattered by aerosols and molecules. As a result, the natural glow in the sky deteriorates and increases. Sky brightness is caused by two main sources as artificial and natural. Basic parameters are the sunlight reflected from the moon and the earth, the diffusion of star lights in the atmosphere, the Zodiac Light, and the Aurora. The secondary parameters are artificial resources. Incorrect urban lighting planning is one of the biggest reasons for this. To observe the fainter stars and small changes in the sky, it is necessary to have a very dark sky and the sky brightness should be less than 19 magnitudes. The night-sky brightness can be used as an environmental assessment indicator to characterize the relative intensity of light pollution. The night-sky brightness was measured and monitored around Antarctica Horseshoe Island using a portable light-sensing device called "The Sky Quality Meter" for about a month in TAE-3 (Turkish Antarctic Expedition 3) that took place between 03.02.2019-01.03.2019. These measurements are taken between 62 and 67 degrees Southern Latitudes. The Sky Quality Meter (SQM) is a device that can instantaneously measure the brightness of the night sky in units of mag/arcsec², the international unit for measuring sky brightness. The positions of moonrise/moonset, sunrise/sunset, civil/nautical, and astronomical twilight which cause poor sky quality when observing the sky are calculated. The cloud cover and temperature, to study astronomical and meteorological parameters were measured as well. Before the start of each phase, training was provided to all parameters on the procedures in using the SQMs to take night sky brightness data. For the measurement results, the lowest value of the device is expected as mag/arcsec². This value can be shown as the sensitivity of the device to the brightness of the sun. Looking at the values measured during February, the highest value; 20.39 mag/arcsec², was equal to the values in cities with normal light pollution. Particulate values measured throughout the expedition are observed to affect the sky quality measurements adversely and it was determined that there was an inverse ratio between the number of particles and the visibility ratio of Aurora. For a better view of the night sky for several scientific reasons, monitoring atmospheric parameters and brightness elements is really important. Our project continued within the scope of TAE-4 and a comparative analysis of its measurements was carried out. In addition to continuing sky quality measurements, monitoring the visibility of Aurora and the change in the number of particles is of great importance for future studies. Keywords: Antarctica, Light Pollution, Sky Quality
Spektral vejetasyon indeksleri ile bitkilerin biyofiziksel özelliklerinin tespiti ve değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-02-23) Karayusufoğlu Uysal, Sezel ; Şaylan, Levent ; 511092009 ; Atmosfer Bilimleri

Hasattan önce bitkilerin sağlık ve gelişme durumlarının belirlenmesi, verim miktarlarının tahmin edilebilmesi, sosyo-ekonomik koşulların şekillenmesi ve sürdürülebilirlik bakımından son derece önemlidir. Son yıllarda uzaktan algılama, özellikle Spektral Vejetasyon İndeksleri (SVI), bitkinin büyümesini ve gelişimini izlemek, üretimini, tarımsal kuraklığı, su tüketim durumunu, yüzeyin enerji ve gaz akılarını belirlemek ve tahmin etmek için, iyi ve faydalı birer araç haline gelmiştir. Literatürde enerji akılarının tahmini, bitki sağlığının takibi, verim tahmini vb. dahil olmak üzere farklı amaçlar için kullanılmış halihazırda 50'den fazla SVI vardır. SVI'lar uydular, uçaklar ve yerinde ölçümler gibi farklı platformlardan alınan verilerden hesaplanabilir. Literatürde mevcut SVI'ların çoğu, spektral verilerin oranlanması, bazıları ise farklı spektral bantların doğrusal kombinasyonları şeklinde elde edilmektedir. SVI'lar temel olarak elektromanyetik spektrumun kırmızı ve yakın kızılötesi (NIR) bandında bitki örtüsünün farklı spektral özellikler göstermesine dayanır. Kırmızı bantta bitki örtüsü, üzerine gelen elektromanyetik radyasyonu yüksek oranda absorblarken, NIR bandında ise gelen radyasyonun çoğunu yansıtır. Bitkinin bu farklı yansıtma özelliği kullanılarak biyokütle, yaprak alan indeksi ve boyu gibi biyofiziksel parametreleri izlenebilmektedir. Bu çalışma kapsamında başlangıçta 25 farklı SVI hesaplanmışsa da bunlardan dört tanesi seçilerek araştırmanın geri kalanında kullanılmıştır. Bunlar; Normalleştirilmiş Fark Vejetasyon (Bitki) İndeksi (NDVI), Toprağa göre Ayarlanmış Vejetasyon İndeksi (SAVI), Dönüştürülmüş ve Toprağa göre Ayarlanmış Vejetasyon İndeksi (TSAVI) ve Yeniden Normalleştirilmiş Fark Vejetasyon İndeksi'dir (RDVI). Bu SVI'lar, NASA'nın Terra-MODIS uydusundan ücretsiz olarak elde edilen verilerle (MYD09Q1) birlikte yer ölçümlerinden hesaplanmıştır (MODIS, 2015). Türkiye'nin yaklaşık 78 milyon hektarlık toplam alanının yaklaşık 38 milyon hektarının tarım alanı olması, yani toplam yüzölçümünün neredeyse %50'sinin tarımda kullanılması, tarımın ülkemiz ekonomisinde hayati bir role sahip olduğunu göstermektedir. Türkiye İstatistik Kurumu'nun 2020 yılında yayınladığı son rapora göre, yaklaşık 15.5 milyon ha'lık toplam tahıl ekim alanının yaklaşık 7 milyon ha'sına buğday ekilmiş ve toplam yaklaşık 20 milyon ton üretim elde edilmiştir. Ayçiçeği 750 bin ha ekim alanı ile ülkemizde en geniş alanda ekilen üçüncü bitkidir ve yaklaşık 2 milyon ton toplam üretime sahiptir. Mısır ise, yaklaşık 640 bin ha'lık ekili alan ve yılda yaklaşık 6 milyon ton toplam üretim ile dördüncü sırada yer almaktadır. Söz konusu bilgiler ışığında buğday, ayçiçeği ve mısır, Türkiye ekonomisini şekillendirme açısından büyük önem taşımaktadır. Uzaktan algılanan veriler yoluyla bu bitkilerin büyümesini derinlemesine anlamak ve izlemek, Türkiye için nispeten araştırılmamış bir konudur. Belirli sayıda çalışma olsa da daha iyi anlaşılması için daha fazlasına ihtiyaç bulunmaktadır. Tarıma elverişli arazi miktarı Türkiye ortalamasının yaklaşık 2.5 katı olan Trakya bölgesi, tek başına Türkiye'nin toplam ayçiçeği üretim alanlarının %75'ine ve üretimin de %45'ine sahiptir. Diğer yandan, Trakya, Türkiye toplam buğday üretiminin yaklaşık %11'ini sağlamaktadır. Bunlara ilave olarak, Trakya'nın da içinde bulunduğu Marmara Bölgesi'nde tüm Türkiye'de üretilen mısır miktarının %20'si üretilmektedir. Bu bakımdan Trakya Bölgesi bu üç bitki için çalışmanın yürütülmesi açısından ön plana çıkmaktadır. Bu çalışma, "İklim Değişikliğinin Bitki Büyümesine Olası Etkilerinin Bitki Büyüme Modelleri ile İncelenmesi" (Proje no: 108O567) ve "Kışlık Buğday İçin Karbondioksit, Su Buharı ve Enerji Akılarının Belirlenmesi" (Proje no: 109R006) başlıklı projeler kapsamında Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından desteklenmiştir. Proje boyunca, sürekli olarak yağış ölçümleri, farklı yüksekliklerde rüzgar hızı, yönü, bağıl nem, hava sıcaklığı, toplam güneş radyasyonu, net radyasyon, fotosentetik aktif radyasyon ve ayrıca toprakta da toprak ısı akısı, toprak yüzey sıcaklığı ve 2, 5, 10 ve 20 cm derinliklerde toprak sıcaklıkları, 0-30, 30-60 ve 60-90 cm derinliklerde toprak su içerikleri (hacimsel), Atatürk Toprak Su ve Tarımsal Meteoroloji Araştırma İstasyonu Müdürlüğü'nde bulunan üç tarım alanında 2009 yılından 2011 yılı sonuna kadar, kurulan otomatik meteoroloji istasyonları ile kaydedilmiştir. Spektral yansıtma verileri, yaprak alanı indeksi (LAI) ile birlikte, seçilen günlerde, iki haftada bir ölçülmüştür. Aynı zamanlarda biyokütle ve bitki boyu değerleri de periyodik olarak kaydedilmiştir. Fenolojik gözlemler kayıt altına alınmıştır. Bu çalışmada, yersel spektral ölçümlerden doğrulanan uydu verileri kullanılarak hesaplanan SVI'lar ile, ölçülen meteorolojik değişkenlerin; biyofiziksel parametrelerin, enerji dengesi bileşenlerinin (enerji akılarının), karbon akılarının ilişkileri, iki ardışık gelişme dönemi için Türkiye'nin kuzeybatı kesiminde ekili bulunan kışlık buğday (Triticum Aestivum L.; Çeşit "Gelibolu"), ayçiçeği (Helianthus annuus L.; Çeşit "Tunca") ve mısır (Zea mays L.; Çeşit "Helen") bitkileri için incelenmiştir. Buna ilave olarak, farklı fenolojik aşamalar boyunca toprak ısı akısını hesaplamak için dünyada kullanılan bazı denklemler test edilmiş ve dane verimi tahmin edilmeye çalışılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılan MODIS uydu ürününden ve yer ölçümlerinden elde edilen SVI'lar arasında 0.4'lük belirlilik katsayısı ile zayıf bir doğrusal ilişki bulunmuştur (StD=0.18). Uydu ve yer ölçümlerinden elde edilen SVI'lar arasındaki bu farklılıkların uydu geçişleri ile yerde ölçüm yapılan tarihlerdeki uyumsuzluklar ve olumsuz hava koşullarından kaynaklanabileceği değerlendirilmiştir. Söz konusu farkı minimize etmek için uydudan elde edilen SVI'lar yer ölçümlerine göre düzeltilmiştir. Yürütülen araştırmanın sonuçlarına göre, her iki gelişme dönemi ve üç bitki tipi için toprağın hacimsel su içeriği ve toprak sıcaklıkları ile tüm seviyelerde, toprak düzeltme katsayısı içeren SAVI (en yüksek R2 =0.78, 20 cm derinlik için) ve TSAVI (en yüksek R2 =0.92, 10 cm derinlik için) indeksleri arasında yer yer iyi ilişkiler elde edilmiştir. Ancak, çalışmada kullanılan SVI'larla toprağın su içeriği ve sıcaklığının tespitinin güç olduğu belirlenmiştir. Bunlara ilave olarak, biyokütle ile tüm SVI'lar arasında doğrusal olmayan ilişkiler belirlenmiştir (tüm SVI'lar ile ilişkiler için R2=0.8 değerinden büyüktür). Yaprak alan indeksinin (LAI) en iyi kestirimi ise, normalleştirme işlemini içeren NDVI ve RDVI indeksleri ile yapılabilmiştir, belirlilik katsayıları her iki indeks için de 0.7'nin üzerindedir. Bitki boyu ile tüm SVI'lar arasında oldukça kuvvetli ilişkiler belirlenmiştir. Tüm R2 değerleri 0.9'un üzerindedir. Karbon akılarının analizinden, fotosentetik aktif radyasyonun (PAR) ne kadarının brüt üretimde (GPP; bitkinin fotosentez için atmosferden indirdiği CO2 miktarı) kullanıldığının bir ölçüsü olan GPP/PAR oranının, en iyi SAVI ile belirlenebileceği (R2=0.8) tespit edilmiştir. Buna ilave olarak, kümülatif karbon akıları değerleri (cumReco, cum NEE ve cum GPP) ile tüm SVI'ların anlamlı ilişkilere sahip olduğu, SVI'lar ile karbon akılarının belirlenebileceği anlaşılmıştır. Enerji dengesi bileşenlerinin SVI'lar ile ilişkileri incelendiğinde, toprak ısı akısı (G) ve buharlaşma gizli ısı akısının (LE), SAVI ile (sırasıyla R2=0.89 ve 0.95); hissedilir ısı akısının (H), NDVI ile (R2=0.69); net radyasyonun (Rn) ise, RDVI (R2=0.73) ile en iyi ilişkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada ayrıca, dünyada toprak ısı akısının hesaplanmasında kullanılan denklemlerin gerçeği yansıtma değerleri incelenmiş ve gerçek ile modellenen değerler arasındaki hatalar tespit edilmiştir. Buna ilave olarak, diğer ülkelerde geliştirilmiş olan bu denklemlerdeki katsayılar, ülkemiz şartlarına ve bitkilere göre yeniden belirlenmiştir. Ayrıca, buğday bitkisinin gelişimi sırasında toprak ısı akısının belirlenmesi için kendi ülkemiz şartlarına uyumlu, yeni katsayılar içeren ve SAVI'nin fonksiyonu olan bir denklem geliştirilmiş ve bu denklem dünyada halen kullanılan denklemlerden çok daha başarılı sonuçlar vermiştir. Aynı şekilde, mısır ve ayçiçeği bitkileri için de, ülkemiz şartlarında toprak ısı akısını hesaplamak amacıyla yeni katsayılar içeren denklemler geliştirilmiştir. Geliştirilen bu denklemler, ayçiçeği için dünyada kullanılan 4 ve mısır için kullanılan 3 denklemden daha iyi sonuçlar vermiştir. Buna ilave olarak, bu çalışma kapsamında, G'yi tahmin etmek amacıyla bitki boyunun eksponansiyel bir fonksiyonu olan yeni bir model geliştirilmiştir. Bu model sayesinde, her üç bitki tipi için de literatürde yer alan eşleniğinden daha yüksek belirlilik katsayısı ve düşük hata değeri ile G tahmini yapılabilmiştir (ayçiçeği için R2=0.697; RMSE=10.782 W/m2). Verim tahmini için izlenen çoklu regresyon analizinde sıcaklık ve SVI'lar bağımsız değişken olarak kabul edilmiş ve doğrusal ve doğrusal olmayan iki model ile verim tahmini yapmak amaçlanmıştır. Sonuçlara göre SVI'ların bitki tane verimi tahmininde kullanılabilecek birer araç olduğu, ancak genelleştirilmiş bir sonuca varmak için ise daha uzun yıllar, farklı bitki-toprak kombinasyonu için veri toplanarak değerlendirmenin yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Analysis of the effects of air pollution on respiratory system diseases in İstanbul

(Graduate School, 2021-06-12) Çapraz, Özkan ; Deniz, Ali ; 511142004 ; Atmospheric Sciences

Breathing is the most basic human function required to sustain life. Humans are exposed to different types of air polluting substances present in air originating form various emission sources like industry, heating and traffic in cities and large urbanised areas. Breathing air contaminated with toxic substances produces health risks for individuals. Sensitive and vulnerable groups such as pregnant women, children, the elderly and those already suffering from respiratory and other serious illnesses are especially affected from air pollution. In the meantime, there is strong evidence that reductions of air pollution make a positive effect on public health. The relationship between air pollutants and its health effects has not been studied extensively so far in İstanbul and Turkey. The scope of this thesis is to assess the relationship between air pollutants and respiratory hospital admissions in İstanbul in order to better understand the association between air pollution and respiratory health in the largest city of Turkey. In this thesis, the relationship between air pollution and respiratory hospital admissions in İstanbul was investigated for the period of 2013 – 2017 using single-pollutant Poisson generalized linear model (GLM) while controlling for time trends and meteorological factors. Hourly air pollution data, including PM10, PM2.5 and NO2, were obtained from the database of Ministry of Environment and Urbanization, the government agency in charge of collection of air pollution data in Turkey. The daily concentrations for each pollutant were averaged from the available monitoring results of fixed-site stations of Air Quality Monitoring Network in İstanbul under Republic of Turkey Ministry of Environment and Urbanization. To allow adjustment for the effect of weather on hospital admissions, hourly meteorological data (temperature and relative humidity) were obtained from the Air Quality Monitoring Stations where meteorological measurements are also made. We have used daily means of the pollutants and weather variables calculated from the hourly data to represent the daily reading for İstanbul. Data of daily respiratory hospital admissions of the public hospitals in İstanbul from March 1, 2013 to December 31, 2017 (1767 days) were obtained from the database of the hospitals which are coordinated by the Republic of Turkey Ministry of Health. This thesis study is based on 3 SCI articles. In the first article, the associations between the daily variations of air pollutants and hospital admissions for respiratory diseases in İstanbul, the largest city of Turkey was examined. A time series analysis of counts of daily hospital admissions and outdoor air pollutants was performed using single-pollutant Poisson generalized linear model (GLM) while controlling for time trends and meteorological factors over a 3-year period (2013 - 2015) at different time lags (0 - 9 days). Effects of the pollutants (Excess Risk, ER) on current-day (lag 0) hospital admissions to the first ten days (lag 9) were determined. Data on hospital admissions, daily mean concentrations of air pollutants of PM10, PM2.5 and NO2 and daily mean concentrations of temperature and humidity of İstanbul were used in the study. The analysis was conducted among people of all ages, but also focused on different sexes and different age groups including children (0 - 14 years), adults (35 - 44 years) and elderly (≥65 years). Significant associations between air pollution and respiratory related hospital admissions were found in the city. Our findings showed that the relative magnitude of risks for an association of the pollutants with the total respiratory hospital admissions was in the order of: PM2.5, NO2, and PM10. The highest association of each pollutant with total hospital admission was observed with PM2.5 at lag 4 (ER = 1.50; 95% CI = 1.09 - 1.99), NO2 at lag 4 (ER = 1.27; 95% CI = 1.02 - 1.53) and PM10 at lag 0 (ER = 0.61; 95% CI = 0.33 - 0.89) for an increase of 10 mg/m3 in concentrations of the pollutants. In conclusion, this study showed that short-term exposure to air pollution was positively associated with increased respiratory hospital admissions in İstanbul and women and elderly people were more sensitive to respiratory risk of air pollution. In the second article, the Saharan dust particulate matter (PM10 and PM2.5) episode on İstanbul in February 2015 by using air quality and meteorological data with NASA satellite images and Aqua/Modis Satellite aerosol products was examined. The aim of this study was to better understand the effect of dust transportation on İstanbul's air quality. Although the effect of Saharan dust transportation on PM10 concentrations in Turkey was examined many times, its effect on PM2.5 concentrations has not been studied yet sufficiently. In February 2015, İstanbul experienced a Saharan dust episode and during this event the concentrations of particulate matter rose to very high levels. Satellite products, and air quality monitoring data from ground observations were utilized. On 01 February 2015, a cyclone centered on Adriatic Sea with a 990-hPa low pressure center caused a southerly wind event on the eastern Mediterranean. Desert sands lifted by strong winds hovered off the coasts of North Africa and spanned the Aegean Sea, passing over Istanbul and reaching as far north as the Black Sea. The dust storm hit the Marmara, Aegean, Black Sea, andMediterranean Sea regions of Turkey. Dust-laden weather was accompanied by low atmospheric pressure, warm air, and strong winds during the episode. The daily average air temperature on the day of the event was 17.4 °C which is well above the average (6.1 °C) and maximum temperature (9 °C) values of February of İstanbul. The daily average wind speed (6.5 m/s) was also remarkably high compared with the average wind speed value (2.6 m/s) of the city. On 01 February, very high AOD values (>1.0) were observed due to atmospheric dust transportation starting from the northern part of Libya, passing through the Aegean Sea and reaching to Black Sea over İstanbul. PM10 concentrations climbed to 325.1 μg/m3 on 01 February. However, PM2.5 concentrations did not increase considerably, only a slight increase occurred. This study showed that the PM10 concentrations increased significantly during the dust episode while PM2.5 concentrations did not increase considerably. There was only a slight rise in the values of PM2.5. The significant increase for the PM10 values can be explained by the higher gravitational settling velocities of coarse particles in the atmosphere. Another result of this study is the dust storm period was not significantly associated with respiratory hospital admissions. In the third article, the effects of air pollutants (PM10, PM2.5, and NO2) on hospital admissions for asthma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), and acute bronchitis to better understand the association between air pollution and respiratory diseases were assesed in the city. In order to investigate the health effects of air pollutants (Excess Risk, ERR), a time-series analysis of daily respiratory hospital admissions and outdoor air pollutants was performed using single-pollutant Poisson generalized linear model (GLM) over a 5- year period (2013–2017) at different time lags (0–9). Our results show that air pollutants have significant immediate and delayed effects on hospital admissions depending on different diseases. NO2 and PM2.5 have the highest risk effects on the hospital admissions. According to the results, a 10 μg/m3 increase in PM10 was associated with a 2.0 % (95%CI: 0.63–6.30) increase at lag 5, PM2.5 with a 2.15 % (95%CI: 1.57–2.96) increase at lag 1 and NO2 with a 2.3 % (95%CI: 1.33–3.96) increase at lag 7 in the number of hospital admissions for asthma, respectively. A 10 μg/m3 increase in PM10 was associated with a 1.62 % (95%CI: 0.42–6.32) increase at lag 0, PM2.5 with a 1.78 % (95 %CI: 0.28–11.3) increase at lag 8 and NO2 with a 1.41 % (95%CI: 0.50–3.96) increase at lag 8 in the number of hospital admissions for COPD, respectively. A 10 μg/m3 increase in PM10 was associated with a 0.84 % (95%CI: 0.56–1.26) increase at lag 0, PM2.5 with an 8.06 % (95%CI: 3.36–19.4) increase at lag 9 and NO2 with a 0.73 % (95%CI: 0.68–0.77) increase at lag 0 in the number of hospital admissions for acute bronchitis, respectively. Compared to PM10 and NO2, the risk effect of PM2.5 on acute bronchitis is much higher. This study showed that air pollution is associated with increased hospital admissions for some of the most common and serious respiratory diseases in Turkey.
Farklı yükseklikte ölçülen rüzgar hızı verilerine trendsizleştirilmiş salınım analizinin uygulanması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Kayaalp, Ece Umut ; Koçak, Kasım ; 740102 ; Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı

Rüzgardan enerji üretmek 21. yüzyıl itibariyle insanlık için önemli bir konu olmuştur. Rüzgar enerjisinden enerji üretimi son 35 yılda çok fazla gelişti ve bunun sonucunda daha fazla araştırılmaya başlandı. Her yıl verimi arttırmak için daha fazla çalışma yapılmaktadır. Trendsizleştirilmiş salınım analizi Peng ve diğ. tarafından bulunmuştur. TSA, verilerin zaman serileri içinde uzun vadede korelasyonları saptamak için trendin seriden çıkarılmasıyla uygulanan bir yöntemdir. TSA, meteorolojide hava tahminlerini daha iyi değerlendirebilmek, veri persistansını ve uzun dönem korelasyonları hesaplamak için kullanılmıştır. Ayrıca DNA ve protein dizileri, kalp atış hızı dinamikleri, nöron artışları, ekonomik zaman serileri gibi çeşitli alanlarda da kullanılmıştır. Bu çalışmada Vietnam'ın güneyi kıyıları ve orta iç kesimlerinde yer alan 20 farklı istasyondan alınan 10 dakikalık rüzgar hızı verilerine 100m, 80m, 60m ve 40m ölçüm verilerine TSA uygulanmıştır. Yedi istasyon için kullanılan veriler, veri bütünlüğünün, hata değerlerinin, anormalliklerin ve eksiksizliğinin kontrol edilmesi ve doğrulanması, cihazların sinyal göndermediği sürelerin reddi ve rüzgar kanatlarının sürekli aynı sinyali (arıza sensörleri) gönderdiği sürelerin reddedilmesi gibi kalite kontrol prosedürleriyle veriler Alman Uluslararası İş birliği Kurumu (GIZ) tarafından uygun hale getirilerek yayınlanmıştır. Diğer veriler ise ham ölçüm verileri olarak TSA analizi uygulayabilmek için düzenlenmiştir. Yer seviyesindeki rüzgar hızı verilerinin anlaşılması için Avrupa Orta Vadeli Hava Tahmin Merkezi (ECMWF) tarafından üretilen ERA5 veri seti içindeki 10m yükseklikteki saatlik rüzgar hızı verileri kullanılmıştır. Bu veri setlerinde eksik verilerin sayısı veri setinin %5'nden az olan istasyonlar kullanılmıştır.
Convection-permitting climate simulations for the 21st century based on SSP3-7.0 scenario over the Black Sea basin

(Graduate School, 2022) Kelebek, Mehmet Barış ; Önol, Barış ; 772129 ; Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı

The human influence on global climate change has been at an unprecedented rate since the pre-industrial era. The general circulation models (GCMs) are the primary tools for climate change studies. Moreover, the regional climate models (RCMs) provide more detailed and physically more reliable climate information at higher resolutions. Recently RCMs are run at a horizontal resolution of higher or equal to 4 km, so-called convection-permitting models (CPMs). In this study, we performed CMIP6-based historical and future convection-permitting climate simulations at 3 km horizontal resolution for 2005-2014 and 2061-2070 periods based on the SSP3-7.0 greenhouse gas emission scenario by using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. We downscaled the last generation high-resolution Max Planck Institute for Meteorology Earth System Model (MPI-ESM-HR) outputs over the Black Sea Basin. We evaluated the historical simulation outputs using high-resolution gridded observational and reanalysis datasets and station observations. Following that, we examined the future changes in the climate of the Black Sea Basin. In terms of maximum temperature, the WRF model has a negative bias in winter and spring, especially in mountainous regions, and a positive bias of about 3°C compared to gridded datasets in summer and autumn over the study area. Compared with the monthly station observations, the WRF model significantly improves MPI-ESM-HR outputs and reduces the bias. Similarly, for the minimum temperatures, although the WRF model has a positive bias of about 4°C compared to the gridded datasets in all seasons, comparisons with station observations show that it significantly improves MPI-ESM-HR outputs by reducing the bias. In terms of precipitation, compared to gridded datasets, the WRF model has a positive bias of about 6 mm/day in winter over mountainous areas due to the positive bias of MPI-ESM-HR. However, compared with the station observations, the WRF model better estimates the daily precipitation probabilities than one of the MPI-ESM-HR outputs. In particular, it outperforms MPI-ESM-HR for high amounts of daily precipitation exceeding 50 mm at high-elevation stations. Also, the WRF model provides better estimations of 3-hourly precipitation probabilities than MPI-ESM-HR, especially over the northeast of Turkey and the Eastern Black Sea region.
Vejetasyon yüzeyindeki sera gazı (CO2) değişiminin mikrometeorolojik yöntem ile belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Aydın Kızıl, Merve ; Şaylan, Levent ; 740258 ; Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı

Son yıllarda iklim değişikliği ve bunun etkileri tüm dünya tarafından dikkat çekmeye başlamıştır. Gezegenimizin ortalama sıcaklığının artması, kutuplarda bulunan buzulların erimesi ve buna bağlı olarak su seviyesinin yükselmesi, önceye göre daha fazla yıkıcı iklim olaylarının yaşanması ve mevsimlerin kayması insanların iklim değişikliğinin gerçekleşmeye başladığını fark etmelerini sağladı. Bu olayların önüne geçebilmek adına iklim değişikliğinin sebepleri araştırmaları arttı ve en büyük sebeplerinden birisinin sera gazlarının kontrolsüz artışı olduğuna kanaat getirildi. İnsan nüfusunun artışı, kontrolsüz fosil yakıt kullanımı, ormanların ve tarım arazilerinin yok edilmesi gibi etkenler sera gazlarının atmosferdeki konsantrasyonunun yükselmesine sebep olmaktadır. Atmosferde biriken bu sera gazları, atmosferdeki ışınım geçirimini azaltarak dünyada sera gazı etkisine yol açmaktadır. Bilim insanları bu olayların önüne geçebilmek için çalışmalar ve araştırmalar yapmaktadırlar. Aynı zamanda, ülkeler de kendi üzerlerine düşen görevi yaparak yıllık sera gazı emisyonlarını hesaplayıp, sera gazı azaltım eylem planlamalarını hazırlamaktadır. Sera gazı azaltım çalışmalarını planlamadan önce, ilk olarak sera gazı miktarının doğru hesaplanması gerekmektedir. Bu tezde, ülkemizde önemli bir tarım bitkisi olan yonca bitkisinin Eddy kovaryans yöntemi kullanılarak sera gazı emisyon/yutak kapasitesi incelenmiştir. Aynı zamanda alana ait meteorolojik parametrelerin ve bitki gelişiminin takibi de yapılmış ve bu değişkenler ile karbon akıları arasındaki ilişki belirlenmiştir. Yonca bitkisi, bulunduğu alan içerisinde 3-4 yıl kalabilen ve bir yıl içerisinde birden çok hasat edilebilen bir bitkidir. Bu çalışmada yonca bitkisi Ekim 2018'de ekilmiş olup, karbon akı ölçümleri 18 Aralık 2020-12 Nisan 2022 tarihleri arasında yapılmıştır. Yonca bitkisi üzerinde, günlük ortalama GPP, Reco ve NEE değerleri sırasıyla 4.29, 3.63 ve -0.66 g C/m2 olarak hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, toplam GPP, Reco ve NEE değerleri sırasıyla 1747.50, 2065.98 ve -318.49 g C/m2'dir. NEE'nin negatif olması, yonca bitkisinin çalışma süresince arasında bir yutak kapasitesi olduğu, yani atmosferden karbon indirdiği anlamına gelmektedir. Yonca bitkisinin karbon akıları ile meteorolojik ve bitki gelişim parametreleri arasındaki ilişkiyi tespit edebilmek adına yoncanın her bir gelişim dönemi için ayrı ayrı belirlilik katsayıları hesaplanmıştır. Meteorolojik değişkenler için hesaplanan belirlilik katsayısı değerlerinin oldukça düşük olmaları sebebiyle, hava sıcaklığı, toprak sıcaklığı ve global radyasyon ile karbon akıları arasında bir ilişki tespit edilememiştir. Bitki gelişim parametreleri için hesaplanan belirlilik katsayılarında ise, ilişkilerin 0.62 ile 0.88 arasında değiştiği, fakat NEE ile LAI ve bitki gövde boyu arasındaki ilişkinin düşük olduğu görülmektedir. Yonca bitkisinin karbon akıları hakkında küresel çapta yapılmış olan çalışmalar çok sınırlıdır. Bu çalışmanın küresel ve ulusal çapta, yonca bitkisinin karbon bütçesini belirlemek ve bu karbon akılarının hangi değişkenlerden etkilendiğini anlayabilmek açısından katkı sağlaması hedeflenmektedir.
WRF bölgesel modeli, YTTS gözlemleri ve istatistiksel yöntemler kullanarak İstanbul yıldırım düzeninin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Korkmaz, Kerim Atilla ; Şahin, Ahmet Duran ; 738014 ; Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı

Tarih boyunca insanlar doğa olaylarını incelemiştir. Çoğu doğa olayının açıklaması belli araştırmalar ve incelemeler sonucu yapılabilmiş, yapılamayanlar ise doğaüstü şekillerde açıklanmıştır. Doğaüstü sebeplerle açıklanan olayların fiziksel temel alınarak açıklanması ise günümüze kalmıştır. Bu olaylardan sayılabilecek olan yıldırım ve şimşek de fiziksel açıklaması günümüze kalmış olaylardandır. Çeşitli kültürlerde farklı tanrılarla açıklanmış olan bu fenomen, haftanın günlerine kadar etki edecek kadar insanları etkilemiştir. Geçmişteki insanlar dışında bu olaylar günümüzde de insanları etkilemektedir. Enerji, tarım, havacılık, lojistik, planlama, turizm, madencilik ve sigortacılık gibi sektörlerin dışında gündelik hayatta da oldukça önemli bir yere sahiptir. Sayısal şekilde yıldırım ve yıldırım tahmini yapmak da her geçen gün daha çok sektöre hitap edecek hale gelmektedir. Bu tez çalışmasında, çeşitli sayısal hava tahmin modelleri ve istatistiksel yöntemler kullanılarak İstanbul üzerinde gerçekleşen yıldırım ve şimşek hadiseleri incelenmiştir. Meteoroloji Genel Müdürlüğü gözlemleri sonucunda elde edilmiş olan yıldırım ve şimşek verileri kullanılmıştır. İlk etapta İstanbul üzerinde gözlenmiş olan yıldırım ve şimşek gözlemlerinin aylık ve mevsimsel dağılımı hakkında bilgi edinilmiştir. Bunun için 2018, 2019 ve 2020 yıllarının verileri kullanılmıştır. Tam yıl verisi olan bu yıllar üzerinden, gözlemler aylara dağıtılmış olup yıldırım ve şimşek sayısı, aylara göre gözlem sayısı, mevsimlere göre gözlem yüzdesi ve aylara göre gözlem yüzdesi olarak incelemeler yapılmıştır. Ardından sayısal tahmin yapabilmek için gerekli çalışmalar anlatılmıştır. Yıldırım ve şimşek konvektif hava olaylarıyla ilişkilendirildiği için, konvektif hava olayını doğru şekilde modellemek oldukça önemlidir. Konvektif modellemenin doğru şekilde yapılabilmesi için WRF Bölgesel Atmosferik Modeli kullanılmıştır. Modelin çalışmasında kullanılacak olan atmosfer verileri, daha sonrasında da tahmin yapılmasına olanak vermesi açısından GFS Atmosferik Modelinden alınmıştır. Konvektif hareketin doğru şekilde modellenebilmesi için daha önceden yıldırım ve şimşek tahminlemesinde kullanılmış olan mikrofizik parametreleri seçilmiştir. Bu parametrelerin dışında WRF Bölgesel Modelinin çalıştırıldığı yuvacıklar da önemli olduğu için iki adet yuva belirlenmiştir. 1000 kilometre x 1000 kilometreden daha geniş olan bir ilk yuvacık belirlenilmiş olup, alansal çözünürlüğü düşük olmasına ragmen WRF Bölgesel Modelinin hızlandırılması için kullanılmıştır.
Sensitivity of atmospheric moisture transport into the Arctic to sea surface temperature changes over the North Atlantic region

(Graduate School, 2022) Özkan, Feyza Nur ; Önol, Barış ; Sinclair, Victoria ; 713205 ; Atmospheric Sciences Programme

Water vapor is one of the most important components of the atmosphere, which provides the energy for the formation of weather systems and climate systems. In addition, it is an important trace gas and greenhouse gas due to its participation in the processes of cloud formation, radiation, and energy exchange in the ocean–atmospheric system. In the Arctic, it affects the surface energy balance, the amount of fresh water in the Arctic Ocean, and ice and snow cover. The northerly transport caused by the temperature difference in the upper and lower latitudes plays an important role in the moisture budget of the Arctic region because the amount of evaporation is usually small over areas covered with snow and ice. Another factor in the transport of atmospheric moisture is sea surface temperatures, which control the heat content of the oceans and also have a significant impact on regulating the climate. The Atlantic Meridional Overturning Circulation, or AMOC, is a large system of ocean currents, and it is important in ocean circulation systems by transporting hot and salty water from the tropics to the North Atlantic. It is basically defined as the northward flow of warm water near the surface and the southward flow of deep cold water. It is a major system for climate variability, as well as for the redistribution of heat. In previous studies, it is stated that sea surface temperatures in the North Atlantic region change a lot in a short time, and also strong sea surface temperature variations in mid-latitude regions affect ocean-atmosphere interactions. Many studies have been conducted to determine extreme moisture transport events and their effects on Arctic sea-ice fraction, surface air temperature, and surface energy flow, and which weather systems are related. As a result, it is shown that Arctic surface air temperature and sea ice are highly affected by excessive moisture transport. Moreover, it has been shown that there is an increase in meridional moisture transport by examining the regional and seasonal trends of horizontal moisture transport in the Arctic. It has also been noted that atmospheric circulation and the North Atlantic storm track may be severely affected in the future due to the changes in ocean circulation and sea surface temperatures. The purpose of the study is to identify the effects of sea surface temperature changes in the North Atlantic region on moisture transport into the Arctic region. The study consists of two parts. In the first part, climatological features and anomalies in the North Atlantic region were studied based on the analysis of ERA5 data for the years 1979-2019 to address the modeling experiments. In the ERA5 analysis, monthly means of sea surface temperature, mean sea level pressure, meridional moisture flux, and surface evaporation covering the years 1979-2019 were used. As a result of the ERA5 data analysis, it was found that there has been a significant increase in the trend of moisture transport into the Arctic over the past 10 years compared to the long-term climatological averages. A yearly comparison of moisture transport over the past 10 years has been made. In addition, the anomalies of sea surface temperature, meridional moisture flux, and surface evaporation were analysed. The analysis revealed three notable anomalies in 2016: strong negative SST anomalies over the North Atlantic region from August to October, a strong meridional moisture flux anomaly over the northeastern North Atlantic towards the Arctic in September and October, and negative surface evaporation, ie. condensation, over the Arctic region where strong meridional moisture flux occurred. Also, in ERA5, the area where negative SST anomalies over the North Atlantic tend to correlate with meridional moisture flux over Greenland and Scandinavia in September and October. In line with the ERA5 analysis, it was decided to examine the period covering August-October 2016 with the model, and in the second part of the study, simulations with different sea surface temperatures over the North Atlantic region were carried out using the OpenIFS model. These three simulations include observed sea surface temperatures provided by the ECMWF, climatological sea surface temperatures from ERA5 climatology, and sea surface temperatures with doubling (increased) anomalies relative to ERA5 climatology. In addition, each simulation includes one control member and 10 perturbed ensembles. The stochastic physics method was used for ensemble forecast. In summary, in the study, it is discussed how the moisture transport into the Arctic region is affected when the anomalies of sea surface temperatures in the North Atlantic region are removed and increased. As a result of the modeling, three different simulations with a 3-month length covering the period of August-October 2016 were obtained. In the model results, both control forecasts and ensemble members were compared based on monthly means of mean sea level pressure, 500 hPa geopotential height and jet, total column water vapor, surface evaporation, and meridional moisture flux. In the OpenIFS sensitivity experiments, the parameters most sensitive to changes in sea surface temperature were mean sea level pressure and geopotential height, thus influencing surface and upper level wind flows. The strongest effects, such as dipole and tripole patterns, were seen for mean sea level pressure from the northeastern North Atlantic to the Arctic and over Scandinavia. Also, as changing sea surface temperatures affect the temperature distribution over the North Atlantic, the mid-level jet was also affected by the lower temperature changes. The amount of total column water vapor was also affected by sea surface temperature changes, with notable differences between the central North Atlantic and the western North Atlantic, particularly in the Nordic Seas. Surface evaporation was affected by mean sea level pressure, wind, and the amount of total column water vapor in the sensitivity experiments. Relatively dry air showed higher evaporation with higher winds. However, evaporation was limited by the presence of strong positive meridional moisture flux as well as the amount of total column water vapor, so it was difficult to mention that the variation of sea surface temperatures contributes effectively to the transport of moisture into the Arctic. The most important factors on the transport of meridional moisture flux into the Arctic in OpenIFS sensitivity experiments were the occurrence of stronger cyclonic activity in Iceland with the expanding high over Scandinavia. The region in which meridional moisture flux varied most as a result of changes in sea surface temperatures was the northeastern North Atlantic to the Arctic as well as northern Europe. However, strong influences on the transport of meridional moisture flux into the Arctic by the impact of sea surface temperature variation were not observed in OpenIFS sensitivity experiments. At the same time, according to the results of the comparison of the modified sea surface temperatures simulations with the observed sea surface temperature simulation, the use of climatological sea surface temperatures had a fewer effect, while increasing the sea surface temperature anomaly values had partially more impact. That is, increasing sea surface temperature anomalies resulted in greater variation among meteorological variables and also resulted in the transport of partly greater meridional moisture flux to higher latitudes. In this study, ensemble forecasts were also performed for each simulation and the stochastic physics approach was used. As the ensemble standard deviation (ensemble spread or variability) increased with the forecast time, it took quite large values compared to the ensemble mean values, thus making it difficult to explain the effects of changing sea surface temperatures on the meteorological variables. Furthermore, one of the challenges encountered in the study is that the 3-month length forecast period is a difficult time scale for prediction. Another limitation is that sea surface temperature anomalies are not constant and vary over time. For this reason, a constant value impact such as climatology minus 5K (climatology-5K) in the region may lead to more effective and various results. Additionally, the stochastic physics approach was used to perform ensemble predictions in the study. Because ensemble spread also increased with forecast time, it took large values compared to ensemble mean values, making it difficult to explain the effects of changing sea surface temperatures. Also, due to technical limitations, there are only 10 perturbed ensemble members for each simulation, which might be insufficient to make a difference in the ensemble forecasts. Experimenting with different ensemble forecast approaches or increasing the number of perturbed ensemble members can result in different and varied outputs. In conclusion, the study discusses how moisture transport conditions to the Arctic are affected in relation to sea surface temperature changes over the North Atlantic sector. The findings may contribute to studies of moisture transport into the Arctic and its relationship to changes in sea surface temperatures in the North Atlantic region.
Meteoroloji 16. (Iğdır) Bölge Müdürlüğü'ne bağlı havalimanlarının sis analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Uğurluel, Gülneşe ; Deniz, Ali ; Özdemir, Emrah Tuncay ; 511191011 ; Atmosfer Bilimleri Programı

Teknolojik gelişmeler son yıllarda hızlı bir ivme kazanmış durumdadır. Bu gelişmeler enerji, sağlık, otomotiv, bilişim teknolojileri, inşaat, havacılık vs. olmak üzere pek çok sektörü kapsamaktadır. Havacılık sektörü açısından bakılacak olunursa teknolojik gelişmelerin en çok yaşandığı sektörlerin başında gelmektedir. Havacılık sivil ve askeri havacılık olacak şekilde iki farklı kategoriye ayrılmaktadır. Teknolojik gelişmeler özellikle sivil havacılığın daha popüler olmasına büyük katkı sağlamaktadır. Sivil havacılık içerisinde de özellikle havayolu şirketlerine ait tarifeli uçuşlar, teknolojik gelişmelere paralel olarak her geçen gün daha da çok yolcu tarafından tercih edilmektedir. Yolcuların havayolunu tercih etmesi, havayolu şirketlerinin de kendilerini geliştirmesine yönelik kararlar almasında etkili olan sebeplerden biridir. Havayolu şirketlerinin almış olduğu kararlardan en önemlisi öncelikle uçuş güvenliğini sağlamaktır. Ayrıca uçuş güvenliğine ek olarak ticari hedeflerini koruyacak şekilde daha fazla yatırım yapmak ve kar oranında büyük artışların elde edilmesini sağlayacak önlemler almak da yine havayolu şirketlerinin almış olduğu kararlardandır. Havayolu şirketleri hem uçuş güvenliği açısından hem de ticari hedefler açısından uçuşların kaza, kırım, gecikme veya ertelenme gibi problemlerle karşılaşmaması için çeşitli önlemler almaktadır. Bu aşamada öncelikle probleme sebep olan etmenin tespiti ve o probleme yönelik önlemler alınması büyük önem taşımaktadır. Bu problemler teknik arızalardan kaynaklı, uçuş mürettebatından kaynaklı, iletişimden kaynaklı, bakımdan kaynaklı veya meteorolojik şartlardan kaynaklı olacak şekilde pek çok etmene bağlı olabilir. Özellikle kötü meteorolojik şartlar uçuş operasyonlarını büyük oranda etkilemektedir. Uçuş güvenliğini tehdit eden meteorolojik hadiselerden başlıcaları kül bulutu, buzlanma, şiddetli yağış, yıldırım çarpması, gök gürültülü fırtınalar, türbülans, rüzgar kayması, şiddetli rüzgar ve sis olarak belirtilebilir. Tüm bu hadiseler içerisinde en tehlikelilerinden biri sis hadisesidir. Bu tezde de sis hadisesi üzerine çalışılmıştır. Havalimanlarında meydana gelen sis hadisesi uçuşun kaza veya kırımla sonuçlanması gibi çok ciddi durumlara yol açabilmektedir. Sisli bir havadaki uçuş operasyonu kaza veya kırımla sonuçlanmasa bile uçuşun iptal edilmesi, ileri bir saate ertelenmesi veya başka bir havalimanına yönlendirilmesi gibi durumlara neden olabilmektedir. Tüm bu durumlar hem yolcular hem de havayolu şirketleri açısından oldukça dezavantaj yaratmaktadır. Yolcular bakımından vakit kaybı olurken; havayolu şirketleri açısından çok büyük maddi kayıplara yol açmaktadır. Özellikle başka bir havalimanına yönlendirilen uçuş, havayolu şirketi açısından çok büyük yakıt kaybı ve dolayısıyla çok büyük maddi zarar demektir. Türkiye'de pek çok havalimanında sis hadisesi gözlemlenmekte ve uçuş operasyonları bu yüzden sıkıntı yaşamaktadır. Özellikle Türkiye'nin doğusu ve kuzeydoğusunda kışın meydana gelen sis hadisesi uçuşların ertelenmesindeki veya başka bir havalimanına yönlendirilmesindeki en temel sebeptir. Başka bir havalimanına yönlendirilen uçuş daha fazla problemi beraberinde getirmektedir. Çünkü başka bir havalimanına yönlendirildiği zaman yakıt kaybının yanı sıra havayolu trafiğini olumsuz etkilemesi ve dolayısıyla o havalimanında çalışan personel içide ekstra bir stres doğurması bakımından da ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada Türkiye'nin kuzeydoğusunda bulunan ve Meteoroloji 16. (Iğdır) Bölge Müdürlüğü'ne bağlı olan Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanı (ICAO Kodu: LTCT), Kars Harakani havalimanı (LTCF) ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanı (LTCO) için 2011-2020 yılları arasındaki 10 yıllık periyodu kapsayacak şekilde havalimanlarının sis karakteristiğini açıklamak hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda sis ile ilgili bir takım analizler ve sınıflandırmalar yapılmıştır. Analizler ve sınıflandırmalar yapılmadan önce sis hadisesini ve sis tiplerinin özelliklerini daha net açıklamak amacıyla geniş çaplı literatür araştırması yapılmıştır. Ardından çalışmada kullanılan havalimanlarına ait teknik bilgilere yer verilmiştir. Bu teknik bilgilere Devlet Hava Meydanları İşletmesi ve Meteoroloji Genel Müdürlüğü sayfasından ulaşılmıştır. Yöntem kısmında sis analizi ve sınıflandırılmasında kullanılan metodlara yer verilmiştir. Sis analizindeki başlıca yöntem sis tanımının temel alınmasıdır. Sis tiplerinin sınıflandırılmasında ise kullanılan yöntemler sisin görüş mesafesine göre sınıflandırılması, sisin sıcaklığa göre sınıflandırılması, sisin havacılık raporlarındaki kriterlere göre sınıflandırılması ve sisin birincil fiziksel oluşum mekanizmasına göre sınıflandırılması olacak şekilde dört yöntem altında incelenmiştir. Daha sonra analiz kısmına geçilmiştir. İstatistisel analizler kısmında detaylı bir şekilde bir çok analiz yapılmıştır Bu analizler; sisli günlerin yıllık dağılımı analizi, sisli günlerin aylık dağılımı analizi, sisli günlerin mevsimsel dağılımı analizi, sisli rasatların saatlik dağılımı analizi, sisli rasatların rüzgar yönü analizi, sisli rasatların rüzgar hızı analizi, sisli rasatların hakim rüyet analizi, sisli rasatların RVR (Runway Visual Range) analizi, sisli rasatların bulut analizi, sisli rasatların basınç analizi, sisli rasatların sıcaklık analizi ve sisli rasatların sıcaklık çiy noktası yayılımı (TDS- Temperature Dewpoint Spread) analizidir. İstatistiksel analizlerden sonra sis tipleri analizlerden elde edilen sonuçlar ve daha önce belirtilen yöntemler kullanılarak sınıflandırılmıştır. Sis tiplerinin sınıflandırılması dört alt başlık altında incelenmiştir. Bunlar; görüş mesafesine göre sis tiplerinin yoğunluğunun sınıflandırılması, sıcaklığa göre sis tiplerinin sınıflandırılması, havacılık raporlarındaki kriterlere göre sis tiplerinin sınıflandırılması ve birincil fiziksel oluşum mekanizmasına göre sis tiplerinin sınıflandırılması şeklindedir. Yapılan tüm istatistiksel analizlere göre incelenen periyot boyunca Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanında sisli gün sayısı 41; ortalaması 5,125 gün, Kars Harakani havalimanında sisli gün sayısı 296; ortalaması 29,6 gün ve son olarak Ağrı Ahmed-i hani havalimanında sisli gün sayısı 464; ortalaması 46,4 gün olarak tespit edilmiştir. Her üç havalimanı için en sisli ay Aralık ayı ve en sisli mevsimde kış mevsimidir. Sis hadisesi Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanında ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanında 06.50 UTC (Coordinated Universal Time) de en fazla gözlemlenirken; Kars Harakani havalimanında 05.50 UTC de en fazla gözlemlenmiştir. Analizler sonucunda rüzgar hızı analizi, basınç analizi ve sıcaklık çiy noktası yayılımı analiziyle ilgili ekstrem değerler tespit edilmiştir. Rüzgar hızı analize göre Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanı için 20 ve 25 Kt, Kars Harakani havalimanı için 16 Kt ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanı için 26 Kt ekstrem rüzgar değerleri tespit edilmiştir. Basınç analizine göre Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanında 999 hPa, Kars Harakani havalimanında 1001 hPa ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanında 997 hPa basınç değerleri tespit edilerek, alçak basınç merkezlerindeki sisin varlığı ispatlanmıştır. Sıcaklık çiy noktası yayılımı analizine göre de Ağrı Ahmed-i Hani havalimanı için 4-5 ve 6 °C'de ekstrem TDS değerleri tespit edilmiştir. Sis tipi sınıflandırılmasına göre Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanında ve Kars Harakani havalimanında sırasıyla % 42,61 ve %60,26 oranında orta yoğunlukta sis öne çıkarken; Ağrı Ahmed-i Hani havalimanında %44,39'luk oranla zayıf yoğunlukta sis öne çıkmaktadır. Sıcaklığa göre sis tipi sınıflandırması sonucunda sadece Kars Harakani havalimanında ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanında buz sisi tespit edilirken; her üç havalimanı için soğuk sis baskın olarak tespit edilmiştir. Son olarak, Tardif ve Rasmussen'in sis tipi sınıflandırma algoritması kullanılarak sisler birincil fiziksel oluşum mekanizmasına göre sınıflandırılmıştır. Bu sınıflandırma sonucunda Iğdır Şehit Bülent Aydın havalimanında %39,02'lik oranla en fazla yağış sisi tespit edilirken; Kars Harakani havalimanında ve Ağrı Ahmed-i Hani havalimanında sırasıyla %33,11 ve %58,84'lük oranla en fazla rasyasyon sisi tespit edilmiştir.
Marmara bölgesi için taşınım etkisiyle oluşan kirleticideğişimlerinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-16) Süer, Seda Nur ; Kahya, Ceyhan ; 511191033 ; Atmosfer Bilimleri

Bu çalışmada toz taşınım konusu Marmara Bölgesi için araştırılmaya çalışılmış olup, taşınım ile kirlilik artışları yaşanan bölgelerde bu artışların ne kadar olduğu ve etkileyebildiği istasyonlar belirlenmeye çalışılmıştır. Marmara Bölgesi'ndeki taşınım durumları, Edirne ve İstanbul'a ait kirlilik ve meteorolojik veriler incelenerek araştırılmıştır.
Bowen oranı enerji dengesi yöntemiyle belirlenen yüzey enerji akılarının arıma modeli ile tahmini

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-22) Aydın, İrem ; Şaylan, Levent ; 511181006 ; Atmosfer Bilimleri

Dünyadaki en eski bilim dallarından biri olan atmosfer bilimlerinin iki ana konu başlığı birbiri ile direkt ilişkili olan enerji ve su dengesidir. Sanayi devrimi ile hız kazanan tarımsal ve endüstriyel aktiviteler, nüfus artışı gibi nedenler sebebiyle suya olan ihtiyacın artması göz önüne alındığında su kayıplarının belirlenmesi ve kontrolü büyük bir önem taşımaktadır. Yerküre üzerinde yaşanan su kayıplarının başlıca bileşeni kara ve su yüzeylerinden oluşan buharlaşma ve bitkilerden meydana gelen terleme ile atmosfere gönderilen toplam su miktarı olarak tanımlanan evapotranspirasyondur. Enerji ve su dengesinin en önemli ve ortak bileşeni olan evapotranspirasyonun belirlenmesi amacıyla kullanılan birçok teknik bulunmaktadır. Bowen Oranı Enerji Dengesi (BREB) yöntemi enerji akısı bileşenlerini dolaylı yoldan ölçülmesini sağlayan düşük maliyetli mikrometeorolojik bir yöntemdir. Yöntem net radyasyon, toprak ısı akısı ile iki farklı seviyede sıcaklık ve nem ölçümlerine dayanır. Bu çalışmada ise BREB sistemi ile enerji akısı bileşenleri hesaplanmış, sonrasında ARIMA modelinin hesaplanan değerlerin tahminindeki başarısı değerlendirilmiştir. 22 Mart 2018 tarihinde BREB sistemine ait aletlerin ilk kurulumu ve testi Meteoroloji Aletleri ve Gözlem Usulleri Laboratuvarında yapılmış, kalibrasyon amacıyla belirli bir süre veri alınmıştır. 24 Mart 2018 tarihinde ise, BREB sisteminin ölçüm kulesi Meteoroloji Gözlem Parkına yerleştirilmiş ve 25 Mart 2018 tarihinde düzenlemeleri yapılan aletler bahsedilen ölçüm kulesine eş yüksekliklere (Yerden 1 m yüksekliğe) yerleştirilmiş ve bir hafta boyunca ölçüm yapılmıştır. Elde edilen ölçüm verileri aracılığıyla bulunan kalibrasyon denklemleri ile farklı seviyelere yerleştirilecek aynı aletlerin birbirleriyle tutarlı sonuçlar vermesini sağlanmıştır. 4 Mayıs 2018 tarihinde ise, aletler önceden planlandığı yerlerine yerleştirilmiş ve veri alınmaya başlanmıştır. Elde edilen veri seti 10 ve 30 dakikalık, saatlik ve günlük değerleri içermektedir. Çalışma kapsamında elde edilen verilerin 5 Mayıs 2018 – 22 Ağustos 2019 tarihleri arasına ait olanları analiz amacıyla kullanılmıştır. Analiz kısmında öncelikle ham verilerin 10 dakikalık, saatlik ve günlük değerleri kullanılarak ortalama, maksimum ve minimum değerleri bulunmuş; bileşenlere ait grafiklerle bu bileşenlerin zamansal değişimleri ortaya konmaya çalışılmıştır. Sonrasında BREB metodu kullanılarak 10 dakikalık, saatlik ve günlük verilere ait enerji akısı değerleri hesaplanmış, bulunan değerlerin zamanla değişimi grafiklerle gösterilmiştir. Son aşamada ise elde edilen değerler ARIMA modeli aracılığı ile tahmin edilmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda ARIMA modelinin özellikle açık hava şartlarında enerji akısı bileşenlerinden olan Net Radyasyon, Hissedilir Isı Akısı ve Buharlaşma Gizli Isı Akısı için 4 – 12 günlük süre zarfında önemli başarı oranları elde ettiğini göstermiştir.
A statistical analysis of ionospheric joule heating driven by interplanetary coronal mass ejections and high speed streams using SWMF/BATS-R-US MHD model

(Graduate School, 2022-07-06) Erdemir, Pelin ; Kaymaz, Zerefşan ; 511191032 ; Atmospheric Sciences

Space weather is the changes in the interplanetary space caused mainly by solar activity. Some of the space weather hazards are disruption of radio communication signals, disruption of electrical systems, increased satellite drag and increased radiation dosage on flights. Thus, the observations and predictions of these space weather events are significantly important with the developing space science and technology. Two major solar phenomena that affect the environment near Earth the most are classified as coronal mass ejections and high speed solar wind streams. Depending on the solar activity, the sunspot cycle, their occurrence rate changes. Due to their origin, occurrence, interplanetary structure and the geomagnetic disturbances they drive, they affect the space weather in different ways and intensities. Solar wind- magnetosphere-ionosphere coupling process is driven differently for each phenomena. The energy budget of the solar phenomena is dissipated into the magnetosphere-ionosphere system resulting in moderate to major geomagnetic disturbances, called geomagnetic storms. Geomagnetic storms are one of the highest contributions to this dissipation is via Joule heating, which is a frictional heating in the ionosphere caused by the electrical currents. Thus, in this study, the main aim is to reveal the differences of this two major phenomena (CMEs and HSSs) in the interplanetary space, then to investigate their driven geomagnetic storms in detail with their phases and finally to compare the Joule dissipation contributions (1) for their structural regions and (2) for the driven geomagnetic storm phases. Hereby, the differences of the coronal mass ejections and high speed solar wind streams would be tracked from their origin in the Sun, to the interplanetary space until they interact with the Earth's magnetosphere-ionosphere system. In the literature it is shown that the two phenomena have different structures and different driven geomagnetic storms. CMEs in the interplanetary space are named as interplanetary coronal mass ejections (ICMEs) that consist of sheath (SH) and magnetic obstacle (MO) regions. The sheath region is followed just after the shock, thut it is a turbulent region with high temperature and speeds. On the other hand, a magnetic obstacle is the highly magnetized part of the ICME, which is generally referred to magnetic cloud with flux-rope pattern. The coronal hole high speed streams in the interplanetary space are named as corotating interaction region high speed streams (CIR/HSS) due to their continuous pattern with the Sun's rotation and longer presence. CIR/HSSs do not have a fast forward shock, thus the parameters do not have an abrupt increase but the density and magnetic field parameters increase before the others due to the compression of the fast and solar wind interaction region. Due to these differences it is thought that both phenomena have different Joule dissipation rate. ICME driven storms are generally moderate to extreme in intensity, whereas the CIR/HSS driven storms are minor to moderate in intensity. Both phenomena have initial, main and recovery phases of their geomagnetic storms. But in the case of ICMEs, the initial phase starts with a storm sudden commencement (SSC) differently from CIR/HSSs due to the fast forward shock. Also the main phase in the ICME driven storms are more intense. The recovery phase in both phenomena can last longer, but in CIR/HSS cases the full recovery is not that clear. Thus, the disturbances can last longer. Overall, it is expected that each phase has a different contribution in Joule heating of the ionosphere. Joule dissipation is known as the heating of the upper atmosphere due to the ionospheric currents and friction of the ion-neutral collisions. It is not a directly observable parameter. And since it is a derived parameter, there are several techniques developed to estimate the heating rate. These methods include using ground based methods together with space-borne measurements and MHD models. Recently, the most preferred approach is to use physics-based models for the estimation of Joule heating. SWMF/BATS-R-US with RCM is one of the latest models developed by CCMC in order to obtain ionospheric electrodynamics parameters by solving MHD equations and then to estimate ionospheric dissipation. Thus, we decided to run the SWMF/BATS-R-US model to estimate Joule heating. Firstly in this study, as solar phenomena, three CME and three HSS cases were selected to investigate. Then, the CME events were selected by using the SOHO/LASCO C2 coronagraph and HSS events were observed from the SDO/AIA telescope images. After the remote sensing observations, WIND spacecraft in L1 point was used to obtain in-situ data measurements. The event intervals are corrected by using ICME and CIR/HSS catalogs. Secondly, the SWMF/BATS-R-US magnetospheric MHD model was run in order to obtain Joule dissipation data covering the event intervals. After obtaining the model outputs, the structural intervals of CMEs and HSSs were determined and the corresponding Joule heating rates per unit time were determined. After, the ICME-driven and CIR/HSS-driven geomagnetic storm phase intervals were determined and the Joule heating rates corresponding to these phases were determined for each. To make a detailed comparison, simple linear regression and multi linear regression analyses were performed for the structural intervals. To compare the structural correlations in order to find out the controlling parameters, energy efficiency analysis was also performed for the geomagnetic storm intervals referring to the magnetospheric processes. By the help of these analyses, it was found that the CMEs lead to the higher rates of Joule dissipation in the upper atmosphere rather than HSSs, mostly due to their magnetic obstacle regions. Also the geomagnetic storm interval resulted in more Joule heating for the CME cases. Main phases of the driven storms from both phenomena were found to relate with the highest Joule heating rate per unit time. With the SLR and MLR analyses, it was found for HSS that their controlling parameters are the geomagnetic activity parameters, whereas the controlling parameters of the CMEs are the solar wind parameters. This result revealed that the Joule heating driven by the HSSs are more effective and produced by the magnetospheric processes, whereas the Joule heating driven by CMEs are less effective and produced by the solar wind energy budget of the phenomena. In Chapter 1, the aim of this study and literature work is introduced. In Chapter 2, solar activity and space weather are defined. Then CME and HSS phenomena are investigated in detail, followed by a description of geomagnetic storms and their phases and energy exchange processes. Chapter 3 explains the Joule heating, existing methods for estimations and the SWMF/BATS-R-US model. Chapter 4 consists of the selection of CME and HSS cases, run details of the MHD model, structural analysis of CMEs and HSS, geomagnetic storm analysis of ICMEs and CIR/HSSs, simple and multi linear regression analyses for all cases and finally the energy efficiency analysis. In Chapter 5, the results are explained and the summary is given with future work recommendations.
Atmosferik koşullar yardımıyla kar yağışı ile yağmuru ayıran kritik sıcaklığın Türkiye genelinde belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-08-19) Özgür, Evren ; Koçak, Kasım ; 511122008 ; Atmosfer Bilimleri

Son yıllarda etkisini iyice hissettiren küresel iklim değişikliği ve sıcaklık artışı, insan yaşamını birçok alanda etkilemektedir. Bu etkilerin başında şiddetli yağışlar sonucunda meydana gelen taşkın olayları ve şiddetli kuraklıklar yer almaktadır. Ülkemizin de içinde bulunduğu Akdeniz Havzası, küresel iklim değişikliğinin olumsuz etkilerine en fazla maruz kalması beklenen bölgelerin başında gelmektedir. Sıcaklık artışının, ülkemizin de içinde bulunduğu orta enlemlerde meydana gelen yağışların türü üzerinde de etkili olması beklenmektedir. Son yıllarda ülkemizde yapılan çalışmalar sonucunda özellikle Doğu Anadolu Bölgesi başta olmak üzere, birçok bölgede kar yağışlı gün sayısının toplam yağışlı gün sayısına oranında anlamlı derecede azalışlar olduğu görülmüştür. Bu değişimin de sıcaklık artışı ile doğrudan ilişkili olduğu ortaya çıkarılmıştır. Önceki çalışmalardan elde edilen sonuçlar doğrultusunda, kar yağışı ve yağmur ile ilgili daha detaylı çalışmalar yapma zorunluğu doğmuştur. Kritik sıcaklık kavramı, kar yağışı ile yağmurun eşit olasılıkta gerçekleştiği sıcaklık olarak tanımlanmaktadır. Bir başka deyişle, iki yağış türünün de oluşma olasılığının %50 olduğu sıcaklık değeri kritik sıcaklık olarak adlandırılır. Kritik sıcaklık değerinin tarihsel gelişimi incelendiğinde, önceki yıllarda kritik sıcaklık olarak sabit bir eşik sıcaklık değeri kullanıldığı görülmektedir. İlerleyen yıllarda ise, dünya genelinde farklı yaklaşımlarla kritik sıcaklık değeri tespitleri yapılmıştır. Dünya genelinde kritik sıcaklık ile ilgili yapılan çalışmalarda çoğunlukla yağışın türünü etkileyen en önemli faktör olan hava sıcaklığının üzerinde durulmuştur. Bunun yanı sıra; bağıl nem, ıslak hazne sıcaklığı, hava basıncı ve yere yakın seviyede yer alan enversiyon gibi etkenlerin de yağış türü üzerinde etkisi olduğu çeşitli çalışmalar sonucunda ortaya koyulmuştur. Bu çalışmanın amacı; Türkiye genelinde kar yağışı ile yağmuru ayıran kritik sıcaklık değerlerinin ortaya çıkarılması, kritik sıcaklıklarda zamansal ve alansal olarak herhangi bir değişimin olup olmadığını ortaya konması ve kritik sıcaklıkları etkileyen değişkenlerin belirlenmesidir. Çalışma kapsamında kritik sıcaklık değerleri hem hava sıcaklığı, hem de çiy noktası sıcaklığı için tespit edilmiştir. Çalışmada kullanılan veriler Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden temin edilmiştir. Talep edilen veriler sinoptik gözlem yapan istasyonlara ait yağış devam saatleri (yağışın türü, başlangıç ve bitiş saatleri), saatlik hava sıcaklığı ve saatlik bağıl nem verileridir. Kullanılan veri periyodu, hava sıcaklığı için 1997-2016, çiy noktası sıcaklığı için 2007-2016 yılları arasını kapsamaktadır. Kar yağışı ile yağmuru ayıracak olan sıcaklıklar hesaplanacağı için, hem kar yağışı hem de yağmurun birlikte gerçekleştiği kış mevsimi dikkate alınmıştır. Çalışmada yağış türleri olarak kar, kar sağanağı, yağmur ve yağmur sağanağı kullanılmıştır. Tüm istasyonlar için değerlendirildiğinde, 8 farklı kış periyodu olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada ilk olarak, Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden temin edilen yağış devam saatleri istasyon bazında yağış türüne göre ayrılmıştır. Yağışın başladığı ana ait sıcaklık verileri kullanılacağı için, elde yer alan saatlik sıcaklık değerleri kullanılarak interpolasyon yapılmıştır. İnterpolasyon gerçekleştirebilmek için de, yağışın başlama saatinin tam saatini de içerek şekilde 5 ardışık saatteki sıcaklık değerlerini bir araya getiren bir makro oluşturulmuştur. Bu makro sonucunda yağış devam saatleri bilgileri ile 5 ardışık saatteki sıcaklık değerleri aynı dosyada birleştirilmiştir. Daha sonra yağışın tam olarak başladığı zamandaki sıcaklık değerleri, FORTRAN yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen interpolasyon ile tespit edilmiştir. Bulunan bu sıcaklık değerleri de, yağışın türüne göre (kar ve yağmur) ayrılmıştır. Çiy noktası sıcaklığı ayrımı için interpolasyon prosedürünün aynısı bağıl nem değerlerini bulmak için de uygulanmıştır. Yağış türüne göre (kar ve yağmur) yağışın başlangıcındaki sıcaklık ve bağıl nem değerleri elde edildikten sonra, önceden belirlenmiş sıcaklık aralıkları kullanılarak her bir yağış durumu sayılmış, kar ve yağmur için olasılık dağılımları ortaya çıkarılmıştır. Kritik hava sıcaklığı için 20 yıl olan çalışma periyodu 10'ar yıllık iki periyoda ayrılmış ve iki on yıllık dönem arasındaki değişim de incelenmiştir. Bununla birlikte, yüksekliğin ve bağıl nemin kritik sıcaklık türlerine etkisi de incelenmiştir. Çalışmada 1997-2006 dönemi kritik hava sıcaklığı değerleri hesaplandığında, 67 adet istasyonun 55 tanesinde kritik hava sıcaklığı değeri tespit edilmiş olup, bunların 51 tanesinde kritik sıcaklık değeri 0.5°C ile 2.0°C arasındadır. Tüm istasyonların kritik sıcaklık ortalaması ise 1.2°C olarak bulunmuştur. 2007-2016 döneminde ise, 80 adet istasyonun 68 tanesinde kritik hava sıcaklığı değeri tespit edilmiştir. Bu istasyonların 62 tanesinde kritik sıcaklık değerinin 1.0°C ile 2.5°C arasında olduğu görülmüştür. Bu periyot için tüm istasyonların kritik sıcaklık ortalaması ise 1.7°C olarak tespit edilmiştir. Çalışma periyodunun tamamı incelendiğinde, 20 yıllık verisi olan 68 adet isatsyonun 50 tanesinde kritik hava sıcaklığı değerinin 0.5°C ile 2.0°C arasında olduğu görülmüştür. 20 yıllık dönem için tüm istasyonların kritik sıcaklık ortalaması ise 1.4°C olarak tespit edilmiştir. Kritik hava sıcaklığının 10'ar yıllık kıyaslamasına bakıldığında; her iki on yıllık dönemde de kritik değere sahip olup, karşılaştırması yapılabilen 52 adet istasyonun 39 tanesinde kritik hava sıcaklığı değerlerinde artış olduğu görülmektedir. Bu artışların 31 tanesi ise, 0.0°C ile 1.0°C arasında gerçekleşmiştir. Tüm istasyonlar için kritik hava sıcaklığı değerlerinde ortalama 0.4°C'lik bir artış gözlenmektedir. 2007-2016 dönemi için kritik çiy noktası sıcaklığı değerleri hesaplandığında ise, kritik değer tespit edilebilen 42 adet istasyonun 31 tanesinde kritik çiy noktası değerinin -0.5°C ile 1.0°C arasında olduğu görülmüştür. Tüm istasyonlar için kritik çiy noktası sıcaklığı ortalaması ise -0.2°C olarak hesaplanmıştır. Çalışmada son olarak ise; kritik sıcaklık değerleri ile yükseklik, bağıl nem ve basınç ilişkileri incelenmiştir. Her iki kritik sıcaklık türü için, yükseklik değerleri ile anlamlı olmayan ters ilişki olduğu görülmüştür. Her iki sıcaklık türü ile basınç arasında, anlamlı olmayan bir doğrusal ilişki bulunmuştur. Kritik sıcaklıkların bağıl nem ile olan ilişkileri incelendiğinde ise, bağıl nem ile kritik çiy noktası sıcaklığı arasında istatistiksel olarak anlamlı bir doğrusal ilişki ortaya çıkarılmıştır. Bu çalışma, ülkemizde kar yağışı ile yağmuru ayıran kritik sıcaklığın incelendiği ilk çalışma olma özelliğine sahiptir. Çalışmada elde edilen sonuçların; hem ülkemizde hem de ülkemizin de içinde bulunduğu Akdeniz Havzası'nda yapılacak çalışmaların sonuçlarına katkı sunması hedeflenmektedir. Çalışmada elde edilen sonuçların, su kaynaklarının korunması ve daha etkin kullanılması konusunda karar vericilere bilgi desteği sağlaması amaçlanmaktadır. Ayrıca elde edilen sonuçlarla uzaktan algılama, hava tahmini, vb. alanlar için de araştırmacılara bilgi desteği sağlanması hedeflenmektedir.
Bitki yüzeylerinde Eddy kovaryans yöntemiyle ölçülen ve modellenen karbon değişiminin analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-10-25) Altınbaş, Nilcan ; Şaylan, Levent ; 511142003 ; Atmosfer Bilimleri

Ülkeler arası yapılan iklim değişikliği ile ilgili protokollerde, ulusal ve küresel sera gazı emisyonlarının azaltılmasına ve yutak miktarının arttırılmasına yönelik çalışmaların gerekliliği vurgulanmaktadır. Bu kapsamda, karbon ayak izinin azaltılması birincil amaçtır. Ülkeler, sera gazı bütçelerini IPCC tarafından belirlenen üç aşamadan birine göre hesaplamak durumundadır. Bu aşamalardan birincisi, kendi bitkilerine özgü emisyon ve yutak katsayıları olmadığı durumda ülkelerin kullanması gereken katsayıları sağlayan en alt aşamadır. İkinci ve üçüncü aşamalar ise ülkelerin kendi ülkelerinde geliştirilmiş araştırmalara ve modellere dayanarak yapılan sera gazı hesaplamalarına dayanır. Genellikle ülkelere özgü emisyon ve yutak katsayıları yok ise Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından kendilerine önerilen yöntem veya başka ülkelerdeki çalışmalardan elde edilen katsayılardan uygun olanı seçip kullanma zorunluluğu oluşmaktadır. Bu durum, ülkelerin ulusal sera gazı emisyon ve yutaklarının; dolayısıyla sera gazı bütçelerinin tam olarak doğru tespit edilmesinde önemli bir engel oluşturmaktadır. Ülkemizde de sera gazı emisyon ve yutak katsayılarının olmadığı sektörler ve alt bileşenlerinde IPCC tarafından önerilen yöntem ve katsayılar ile ulusal sera gazı bütçemiz hesaplanmaktadır. Ülkemiz sera gazı bütçesinde tarım alanlarından kaynaklanan CO2 eşdeğeri yaklaşık %14 gibi büyük bir paya sahiptir. Bu konuda yapılacak çalışmalar için de öncelikle yersel verilerin elde edilmesi, net ekosistem değişiminin ve bileşenlerinin belirlenmesi ilk adımı oluşturmaktadır. Bu konuda yapılacak çalışmalar için de öncelikle yersel verilerin elde edilmesi, net ekosistem değişiminin ve bileşenlerinin belirlenmesi ilk adımı oluşturmaktadır. Bu tür çalışmaların genişletilmesiyle birlikte önce küçük çapta daha sonra da büyük çapta karbon bütçeleri oluşturulabilir. Ortaya çıkacak sonuçlar, bitkilerin mikrometeorolojik anlamda atmosfere etkileri hakkında bilgilendirme yapabileceği gibi tarım ve iklim politikalarının belirlenmesinde yer alan planlayıcı kurum ve kuruluşlara da katkıda bulunabilecektir. Gelecekte, bu çalışma kapsamında belirlenecek yutak ve emisyon katsayıları, bölgede tarımla uğraşan çiftçilere devlet teşvikleri sağlanması ile ilgili politikalarda kullanılabilir. Bu tez çalışmasının ana amacı; enerji akılarını belirlemede uluslararası literatürde en yaygın kullanılan yöntemlerden biri olan Eddy Kovaryans tekniği ile kanola bitkisi yüzeyinden ölçümler alınarak, toprak ve atmosfer arasındaki sera gazı değişimlerinin belirlenmesidir. Ayrıca, ekili bitkinin fotosentez ve solunum bileşenleri göz önüne alınarak, karbon yutak ve emisyonu bakımından atmosfere nasıl bir etkide bulunacağının belirlenmesi hedeflenmiştir. Sonuç olarak, elde edilen net ekosistem değişimi (NEE)'nin farklı veriler yardımıyla ve istatistiksel yöntemlerle modellenmesi ve model sonuçlarının ölçümlerle karşılaştırılarak en uygun yöntemlerin literatüre kazandırılması amaçlanmıştır. Ayrıca NEE ölçümlerinin yaygın olmaması sebebiyle, ihtiyaç duyulduğunda eldeki farklı değişkenlerle tahmininin yapılabilmesi aracılığıyla, literatürde sıklıkla kullanılan istatistiksel yöntemlerin kullanılabilirliğinin araştırılması da amaçlanmıştır. Bu amaçla hem lineer hem de nonlineer analizlerle yüksek ilişkiler sağlanabilecek yöntemler seçilmiştir. Bu yöntemlerin uygulanabilmesi için farklı veri setlerinin kullanıldığı senaryoların oluşturulması planlanmış, test edilmiş ve daha sonra uygulamaları yapılmıştır. Tez kapsamında, Kırklareli ilindeki Atatürk Toprak, Su ve Tarımsal Meteoroloji Araştırma Enstitüsü arazisinde (41°41'53''K, 27°12'37''D, 170 m), İTÜ Meteoroloji Mühendisliği Bölümü Tarımsal Meteoroloji Araştırma Ekibi tarafından kurulmuş olan Eddy Kovaryans (LI-7500, LI-COR Biosciences) sisteminden 10 Hz zaman çözünürlüğünde veri toplanmış ve analizleri yapılmıştır. Eddy Kovaryans yöntemi; tarım alanları, ormanlık alanlar, şehir alanları, su yüzeyleri gibi farklı ekosistemlerde uygulanabilen bir yöntemdir. Aynı arazide bulunan tarımsal meteoroloji istasyonundan alınan meteorolojik veriler, arazi çalışmalarından elde edilen tarımsal veriler ve MODIS uzaktan algılama verileri de bu çalışmada yapılan analiz ve karşılaştırmalar için kullanılmıştır. Çalışma kapsamında, Dünya çapında önemli bir yağ bitkisi olarak bilinen kanolanın (Brasicca napus Oleifera sp.), 15 Ekim 2015-29 Haziran 2016 tarihleri arasındaki gelişme dönemini kapsayan veri kullanılmıştır. Veri, kanola ekili arazi üzerinden gelişme dönemi boyunca eksiksiz olarak toplanmıştır. Kanola, ülkemizde hem kışlık hem yazlık olarak yetiştirilebilen bir bitkidir. Kısa gelişme dönemiyle birim alandan yüksek ürün ve yağ sağlanması sebebiyle tüm dünyada uzun yıllardır tarımsal üretimde tercih edilen bir bitkidir. Yağlı tohumuyla üretimde avantaj sağlayan bu bitkinin, karbon salınımı bakımından da avantajlarının araştırılmasının hem üreticiler hem de karar vericiler için bilgilendirici olacağı düşünülmektedir. Ülkemizde, üretim miktarlarına göre üreticilere sağlanan primler belirlenirken verim üzerinde durulmaktadır. Fakat iklim değişikliği ve hava kirliliği gibi artmakta olan çevresel sorunlar göz önüne alındığında, gelecek yıllarda üretimi yapılan bitkilerin çevreye olan katkıları da göz önünde bulundurularak bu primlerin belirlenmesi mümkün olabilir. Bunun sağlanması için öncelikle bitkilerin atmosferle ve çevreyle etkileşimlerinin ayrı ayrı incelenmesi gerekmektedir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasının da içeriğini oluşturan karbon akılarının bilinmesi bir noktada daha ön plana çıkmaktadır. Çalışmada öncelikle EC verisi ve aynı zamanda meteorolojik veri toplanarak analiz edilmiştir. Tüm veriler için kalite kontrol işlemleri gerçekleştirilmiş olup; aykırı verinin veri setinden uzaklaştırılması, doldurulması ve filtrelenmesi gibi işlemler her veri setine özel olarak uygulanmıştır. Gelişme dönemi boyunca araziden alınan örnek ve fotoğraflarla fenolojik dönemler belirlenmiş ve analizlerde bu dönemler ayrı ayrı incelenmiştir. Bitki gelişiminin göstergeleri olan veriler de belirli aralıklarla toplanmış ve daha sonra uzaktan algılama verisiyle karşılaştırılmıştır. Arazide ekili kanola bitkisinin, gelişme dönemi boyunca atmosferden bünyesine ne kadar CO2 gazı indirdiğini ve atmosfere ne kadar CO2 gazı saldığını belirlemek için EC sisteminden alınan ölçümlerle NEE belirlenmiştir. Bu çalışma, ülkemizde kanola bitkisinin NEE değişimlerinin belirlendiği ve dolayısıyla yaygın olarak yetiştirilen bu bitkinin karbon bütçesine etkisinin belirlendiği ilk çalışmadır. Ölçüm sonuçlarından elde edilen analizlere göre; NEE'nin negatif değerlerinin en yüksek olduğu (bitkinin bünyesine CO2 indirdiği) zamanlar, kanola bitkisinin yapraklanma, çiçeklenme ve tohum oluşturma dönemlerinde gerçekleşmiştir. Diğer fenolojik dönemlerde ise salınan CO2 miktarları indirilenden fazladır. Bitki, 258 günlük gelişme dönemi boyunca m2 başına atmosferden yaklaşık olarak 116,3 gram karbon indirmiştir. Kanola gelişme dönemindeki günlük NEE değerlerinin ortalaması -0,47 g C m-2 olarak hesaplanmıştır. NEE'nin gelişme dönemi boyunca belirlenmesinin ardından, diğer değişkenlerle ilişkileri incelenmiştir. Tarımsal meteorolojik değişkenlerle ilişkiler incelendiğinde; NEE'nin en yüksek ilişkileri sıcaklık, toprak su içeriği ve global radyasyon verisiyle gösterdiği görülmüştür. Bitki büyüme ölçütlerinden bitki boyu, LAI ve kuru biyokütle ile de istatistiksel olarak anlamlı ilişkilere ulaşılmıştır. Daha sonra, farklı istatistiksel yöntemlerle NEE'nin tahmini ve modellenmesi üzerine çalışılmıştır. Meteoroloji, tarım ve uzaktan algılama verisinin bir arada kullanıldığı lineer ve nonlineer yöntemlerle NEE verisinin validasyonu ve tahmini için analizler yapılmıştır. NEE'nin modellenmesi amacıyla, farklı değişken setlerini içeren senaryolara göre çoklu lineer regresyon, destek vektör makineleri, nonlineer regresyon ve yapay sinir ağları yöntemleri kullanılmıştır. Senaryolar oluşturulurken; NEE'nin en yüksek ilişkili olduğu değişkenler, meteoroloji ölçüm istasyonlarında en yaygın ölçülenler, tarımsal meteorolojik ölçümlerin de hesaba katılması gibi birtakım ölçütler göz önünde bulundurulmuştur. Farklı senaryolara ait sonuçlar ayrı ayrı irdelenmiştir. Orijinal NEE verisiyle tahminler kıyaslandığında, tüm senaryolar için en yakın sonuçları nonlineer regresyon analizleri vermiştir. Diğer analizlere göre korelasyonlar daha yüksek, hata terimleri daha düşük çıkmıştır. NEE'nin en tutarlı tahmininin elde edildiği senaryo; en az değişkenin ele alındığı ve yapay sinir ağları ile yapılan analiz sonucu elde edilmiştir. En yüksek determinasyon katsayısı (R2=0,80), bu analiz sonucunda elde edilmiştir. Sonuç olarak, çalışma bulguları; kanola bitkisinin karbon salınımı davranışı, fotosentez ve solunum aktiviteleri çerçevesinde NEE'nin meteoroloji, bitki ve uzaktan algılama verilerine göre analizi, tahmini ve kullanılabilecek istatistiksel yöntemler ile birlikte tahminlerin hangi veriler ele alındığında iyileştirilebileceğine dair önemli sonuçları ortaya koymuştur.
Air-Sea Interactions in the Formation of Thunderstorms over Marmara Region: Physical Processes and Modelling

(Graduate School, 2022-10-28) Yavuz, Veli ; Deniz, Ali ; 511162006 ; Atmospheric Sciences

Thunderstorm and sea-effect snow (SES) are meteorological events that adversely affect both daily life and the transportation sector, and occur as a result of air-sea interaction. Thunderstorm, is a meteorological phenomenon that usually contains strong winds and causes strong precipitation (e.g., rain, hail) accompanied by lightning. Intense atmospheric instability, high humidity, vertical triggering mechanisms, and wind shears are essential components for thunderstorm formation. Thunderstorms caused by cumulonimbus clouds occur both with precipitation and without precipitation. On the other hand, they occur not only with rain, but also with snow and hail. This phenomenon, known as a severe weather event, occurs as a result of convectional movements. For this reason, the increasing differences between the upper atmospheric level air parcel temperature and the sea or lake surface temperatures play an intensifying role in thunderstorm activities. SES occurs as a result of atmospheric instability, which occurs as a result of dry and cold air masses gaining heat and moisture fluxes as they pass over warmer water bodies. As a result of the instability of very cold and dry air parcels of arctic or polar origin during their passage over the Black Sea located in the north of our country, the Marmara Region and the Black Sea Region are exposed to SES in the winter months. Although SES cause heavy snowfalls in regions where they are effective as severe weather events, they do not need synoptic-scale systems to occur. SES that occur in a region where synoptic-scale systems are currently dominant are called as snowfall with increased sea effect. This type of snowfall causes more intense snow on the regions where the SES bands pass. In our country, there are studies on both severe weather events mentioned above. There are both case studies and climatological analyses in the literature regarding the thunderstorm event. However, climatological analyses and short-term forecast models are limited in terms of their effects on the Marmara Region and especially on the aviation sector. On the other hand, there are a very limited number of studies in the literature regarding the SES events for our country. There is no climatological comprehensive analysis or a prediction mechanism established for certain sectors for this event, where only a few assessments and case studies are included in the international literature. Both a knowledge and a scientific base are needed for this severe weather event, which is very effective in the northern parts of our country during the winter months and directly affects both daily life and transportation activities. In this context, in this thesis, a total of nine articles, two on thunderstorm events and seven articles on SES, were published in six different internationally refereed journals. In the first article, a short-term forecast of the thunderstorm that occurred at Istanbul Atatürk International Airport on February 2, 2015 was made. It has been determined that the thunderstorm and its severity can be predicted in the range of 42-57 minutes in advance by analysing radar images, Lightning Detection Tracking System (LDTS), sea surface temperature information, and surface/upper level atmospheric information. It has been revealed that this result is important for the decision makers working in the meteorology office. In the second article, various 15-year long-term statistics of thunderstorm events were investigated at 11 airports in the Marmara Region. Atmospheric conditions in which thunderstorm events occur and the effects of air-sea interaction were examined. Intraday, monthly, and annual distributions were analszed. No trend was determined on an annual basis, and the most observations were made in September on a monthly basis. In the daytime thunderstorm distribution, the most observations occurred between 1100-1900 hours. 72% of thunderstorms occurred with rain and 22% without any precipitation. One of the most important results of the study is that the Convective Available Potential Energy (CAPE) is zero in approximately 50% of the events. In the third article, the morphological classification of SES bands was made for the Danube Sea Area (western Black Sea) in the Black Sea. Between 2009 and 2018, SES bands were observed over the region in a total of 83 days, and these bands caused snowfall within the borders of the Marmara Region in 75 days. Various satellite and radar images obtained from the Turkish State Meteorological Service (TSMS) were used for the detection of SES bands. In total, five different types of SES bands have been defined for the region. The most common type of band among all events was Type-2 SES band with 85%. The most important reason for this is that this band type consists of parallel bands in the longitudinal direction. The north-south movements of polar and arctic air masses along the long fetch distance of the western Black Sea have created suitable atmospheric conditions for the Type-2 band. On average, the lowest sea surface temperatures (SESs) occurred in the northernmost part of the Danube Sea Area. This region is the region where SES bands mostly begin to form and are of weak intensity. The intensity of the bands increased due to the increasing SST towards the south. In the fourth article, the analysis of vortex (Type-5) SES bands that occurred in the western Black Sea on January 30-31, 2012 was carried out. The vortex band, which was detected with various images of two different satellites (Terra and MSG satellites), continued its effect on the region for approximately 24 hours. The structure of the vortex was analysed by analysing the surface level meteorological data obtained from 12 airports, 16 meteorological stations, and 5 radiosonde stations belonging to the countries surrounding the western Black Sea and various charts of the upper atmospheric levels. The 24 cm of snow depth was measured at the İnebolu meteorology station, where the SES bands connected to the vortex were effective, and a total of 102 flights were canceled across the countries surrounding the western Black Sea. In addition to these, many traffic accidents have also occurred due to heavy and sudden snowfalls. The surface and upper level atmospheric conditions that create the vortex were found as follows: presence of a strong/deep inversion layer between the surface and 700 hPa, the wind direction change being limited to a maximum of 50° in the same vertical range, the temperature difference reaches 25.8 °C in between the sea surface and 850 hPa at the point where the vortex core is located. In addition, in the analyses made with the synoptic charts, it was determined that the vortex was formed during the two-day period and there was a low pressure centre in the region where the core is located. In the fifth article, the statistical characteristics of SES events for the western Black Sea were analysed for the years 2009-2018. The main purpose of the study is to determine the meso- and synoptic-scale structures of SES events for the region in general and to create knowledge for nowcasting and forecasting applications to be made later. A total of 95 events were detected using satellite and radar images. These events were determined according to four different scale categories. As a result, 36 events (38%) are determined as Black Sea (BS) Events, 24 (25%) as Synoptic-scale (SYNOP) Events, 23 (24%) as Over Sea Convergence (OSC) Events, and 12 (13%) as Transition (TRANS) Events. While the average duration of SES events in four different categories was 15.9 hours, the longest time was 59 hours in the SYNOP Events. Except for the OSC Events, the prevailing wind direction under the inversion layer was northerly in all three categories. Inversion layer was detected in most of the BS Events and SYNOP Events, and the sea surface and upper level temperature difference was 4 °C to 6 °C higher on average compared to the other two categories. The highest number of events occurred in January with 51, and the lowest in March with 2. In the sixth article, the effect of short-wave troughs on the formation and development of SES bands in the western Black Sea was investigated. Between 2010 and 2018, a total of 48 short-wave troughs and long waves were detected in the presence of SES bands throughout the region. The most important role of long waves has been realized as a result of determining the direction of short-wave troughs. Afterwards, short-wave troughs and long waves were classified based on their direction of motion. Five different types of short-wave troughs and five different types of long waves were determined, and their monthly and annual statistics, and their durations were revealed. In addition, the temperature differences between sea surface and upper atmospheric levels were analysed for each type, and inversion conditions were examined. The average duration of short-wave troughs was found to be 27.8 hours, and the longest time was observed in LWT type with 60 hours. In 77% and 79% of all events, respectively, short-wave troughs and long waves were found to have the same direction of motion as the current SES bands. In the seventh article, thundersnows occurring in the Marmara Region within a 22-year period were investigated. For these events, the formation mechanisms, suitable surface, sea, and upper level atmospheric conditions were investigated. Based on the reports of 11 airports in the region, a total of 19 incidents were identified. In 17 of these events, the SES mechanism was found to be effective. After statistical temporal analysis, the predictability of these events was investigated with atmospheric stability indices. Accordingly, the most successful stability indices were Total Total Index and TQ Index. In the eighth article, a comparison of SES and non-SES for two international airports in Istanbul is made. A SES event prediction algorithm was developed for both airports using 10 years of atmospheric data. At the same time, suitable atmospheric conditions were determined according to the snow depths. Finally, in the ninth article, historical extreme winters in Istanbul were investigated. The events that took place within the scope of the 17-century period are shown, and based on the events that took place in the last few centuries, heavy snowfall and harsh winter forecasts are made for the period up to 2050 and 2100.
Development of an early indicator index for tornadic storms in the Euro-Mediterranean region

(Graduate School, 2023) Mıhlıardıç, Ömer Kutay ; Sırdaş, Sevinç Asilhan ; 788327 ; Atmospheric Sciences Programme

Tornadoes are the most violent and destructive of all the severe weather phenomena that localized convective storms produce. Supercells in particular and severe convective storms in principle are among the primarily responsible section for the global losses in both lives and properties caused by tornadoes. A tornado is a narrow and violently rotating column of air, in contact with the ground, either pendant from a cumuliform cloud or underneath a cumuliform cloud, and often (but not always) visible as a funnel cloud around wall cloud. For a vortex to be classified as a tornado, it must be in contact with both the ground (or sea surface) and the cloud base. The movement, type, strength, and influence of fronts on clouds and precipitation must be accounted for in weather forecasts. Fronts can produce severe, structured convective storms, depending on the air's static stability in the presence of a frontal system. When the temperature and humidity gradients across the front become stronger, leading to the development of a more distinct and well-defined frontogenesis. It is revealed that as one of the main phenomena in severe weather in meteorology, thunderstorms are the most common source of hazardous weather at local scales including large hail, strong winds, and tornadoes. Known as mesoscale convective systems (MCS), these thunderstorm clusters are smaller than low-pressure systems with cold and warm fronts, but larger in scale than any single thunderstorm. Supercells or bow echoes may be embedded within MCSs and also coexist with multicells. Strong tornadoes are mostly produced by these persistent severe thunderstorms which known as mesocyclone supercell storms or bow-echo storms in terms of storm type in radar echo. In order to understand how a tornado occurs, it is necessary to examine the dynamics of mid-latitude front systems and mesoscale convective storm mechanisms (thunderstorms) very well. The middle latitudes between about 30° and 50° North or South, climatologically provide the most favorable environment for tornado-genesis and sometimes in land-falling tropical cyclones, nevertheless, common in US and Canada. Likewise, Europe is also intriguing continent for occurrence of severe convective storms and tornadoes.
Çanakkale'nin Biga ve Lapseki bölgesi özelinde kırsal alanlardaki troposferik ozon seviyelerinin değerlendirilmesi ve meteorolojik-fotokimyasal modellerin uygulanmasıyla dağılımının belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-17) Sarı, Deniz ; İncecik, Salahattin ; 511112002 ; Atmosfer Bilimleri

Dünya genelinde büyük kentlerin yanı sıra kırsal alanlarda da partikül madde, karbon monoksit, azot dioksit, kükürt dioksit ve ozon gibi kirleticilere karşı kalınan maruziyet gün geçtikçe artmaktadır. Emisyon kaynaklarının bulundukları bölge dışında uzun mesafeli atmosferik taşınımları sonucunda yüzlerce kilometre uzaklıktaki alanları da etkileyebilmesi bu durumun sebeplerinden biri olarak tanımlanabilir. Kaynaklardan çıkan kirleticiler bu taşınım sırasında değişmeden atmosfere dağıldığı gibi fiziksel ve kimyasal mekanizmaların etkisiyle farklı kirleticilere de dönüşebilmektedir. Bu tarz dönüşümler sonucu meydana gelen ve ikincil bir kirletici olarak tanımlanan ozon, insan sağlığı, tarım ve ekosistemler üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle karar vericilerin üzerinde durmasını ve gerekli önlemleri almasını gerektirecek bir gazdır. Tez çalışması kapsamında Türkiye'de Marmara Bölgesi'nin Biga Yarımadası'nın kuzey batısında yer alan Çanakkale'nin Biga ve Lapseki ilçelerindeki yüksek ozon konsantrasyonlarının oluşmasına neden olan atmosferik koşulların rolünü anlamak ve detaylı bir şekilde karakterize etmek için geri yörünge modeli, meteorolojik-fotokimyasal modelleri ve hava kalitesi ölçümlerini içeren bir hava kalitesi yönetim modeli kurgulanması hedeflenmiştir. Bu model ile kırsal bir alandaki ozon seviyelerinin tespiti ve kaynakların katkısının belirlenmesine yönelik bölgeye özgü bir yaklaşım geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yarımadanın dağlık, kırsal ve yarı-kentsel bölgelerinde üç yıl boyunca (2013-2015) izleme istasyonlarında ozon konsantrasyonları ölçülmüş ve elde edilen sonuçların geçmişte Akdeniz Havzası için yapılan benzer çalışmalar sonucunda üretilen değerlere yakın düzeylerde olduğu tespit edilmiştir. Bölgedeki en yüksek ozon değerleri emisyon kaynaklarından uzaktaki dağlık alanlarda ölçülmüştür. Dağlık alandaki yüzey ozonunun Temmuz'da büyük bir zirveyi ve Nisan'da ikincil bir zirveyi temsil ettiği gözlemlenmiştir. Kırsal alanda ölçülen saatlik yüzey ozon konsantrasyonların ise genellikle yarı kentsel bölgesinden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. İzleme noktalarında ölçülen yıllık ortalama ozon seviyeleri noktaların deniz seviyelerinden yükseklikleri ile karşılaştırıldığında r=0,67'lik bir uyum gözlenmektedir. Bölgedeki yüzey ozonu konsantrasyonları genellikle Temmuz-Ağustos aylarında maksimum seviyelere ulaşırken, Ekim-Aralık dönemlerinde ise minimum değerleri görmektedir. Biga Yarımadası'nda yıllık ortalama yüzey ozon konsantrasyonları 48-117 μg/m3, yaz dönemlerindeki aylık ortalamalar ise 78-187 μg/m3 arasında ölçülmüştür. Bölgede gerçekleştirilen ölçümler incelendiğinde ulusal sınır değerlerin aşıldığı tespit edilmiştir. Ayrıca yapılan AOT40 hesaplamaları sonucu, ozonun bölgedeki bitki ve ormanlar üzerinde zarar verici boyutta bir etkisinin olabileceğini göstermektedir. Hava kirleticilerinin oluşumu, taşınması ve dağılmasında meteorolojik koşullar önemli bir rol oynamaktadır. Bölgedeki ozon seviyelerinin meteorolojik koşullar ile ilişkisi incelediğinde özellikle sıcaklıkla arasında yüksek bir korelasyon (r=0,6) olduğu görülmektedir. Ozon konsantrasyonları ile bağıl nem değerleri arasında ise negatif bir korelasyon (r=-0,5) olduğu belirlenmiştir. Ayrıca yüzey ozonun oluşumuna yerel kaynakların yanı sıra bölgesel taşınımın da etkisinin olabileceği düşünülerek bölge için ozon gülleri hazırlanmıştır. Bölgedeki en yüksek ozon konsantrasyonlarının rüzgar akışının KD yönünden olduğunda meydana geldiği tespit edilmiştir. HYSPLIT modelinin kümeleme algoritması kullanılarak bölgeye gelen hava hareketleri belirlenmiş ve ana rotanın %44 ile Doğu Avrupa ve İstanbul üzerinden olduğu tespit edilmiştir. Toplamda hava hareketlerinin yaklaşık %72'sinin bölgeye kuzey yönlerden gelmekte olduğu ve bu hareketlerin gerçekleştiği dönemlerde yüksek ozon değerlerinin görüldüğü belirlenmiştir. Hava kütlelerinin kalan kısmı ise bölgeye güney yönünden, Akdeniz bölgesinden gelmekte olup; bu hareketlerin olduğu dönemlerdeki ozon seviyeleri genellikle daha düşüktür. Bölgede gerçekleştirilen hava kalitesi ölçümleri sonucunda 2013-2015 yılları arası için 5 episodik ozon dönemi tespit edilmiştir. Bu episodlar için WRF/HYSPLIT modeli kullanılarak yüksek ozon seviyelerinin gözlendiği bu dönemlerdeki hava hareketleri incelenmiş olup; tümünde hava kütlelerinin kuzeyden başka bir deyişle İstanbul, Batı Avrupa ve Doğu Rusya üzerinden geldiği belirlenmiştir. Episod dönemlerindeki meteorolojik koşulların tahmini için WRF ARW 3.8 modeli kullanılmıştır. Model belirlenen episodlar için sırasıyla 9 km, 3 km ve 1 km yatay çözünürlüğe sahip üç tek yönlü iç içe alan olarak yapılandırılmış ve çalıştırılmıştır. Üretilen sonuçlara göre 1. Episod döneminde yüksek basınç sistemi ve düşük rüzgar hızları hakimdir. 2. Episod ve 3. Episod da bölge üzerinde yüksek basınç sistemi hakim olurken; rüzgar hızları ise düşük-orta seviyelerdedir. Ayrıca 2. episod döneminde Etezyen rüzgarları bölgede hakim olup; öğleden sonraki saatlerde maksimuma ulaşır ve ozonun dağılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Model çıktılarına göre 4. ve 5. Episod da yüksek basınç sistemleri ve hafif rüzgarlar bölgede gözlenmektedir. Gerçekleştirilen model çalışmasının güvenilebilirliğini test etmek amacıyla 4 meteoroloji istasyonunun verileri kullanılarak karşılaştırmalar gerçekleştirilmiştir. Model doğrulama çalışmaları sonucunda hava sıcaklığının model tarafından başarılı bir şekilde tahmin edildiği belirlenmiştir (r=0,85). Bölgedeki ozonun taşınımı, dağılımı ve seviyesinin belirlenmesi amacıyla WRF-Chem fotokimyasal modeli kullanılmıştır. Simülasyonlar sonucunda bölgedeki ozonun ana kirletici kaynağının antropojenik emisyonlar olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca biyojenik emisyonların da ozon seviyeleri üzerindeki etkisinin göz ardı edilemeyecek seviyelerde olduğu belirlenmiştir. Bölgedeki biyojenik emisyonların katkısı günlük ortalamada yarı kentsel alan için %6-27 ve kırsal alan için ise %6-23 arasında değişmektedir. Episodlar kendi aralarında karşılaştırıldığında en düşük ozon seviyelerinin genellikle 4. Episod da görüldüğü belirlenmiştir. Bu durumun nedeni olarak episoddaki sıcaklıkların daha düşük seviyelerde; bağıl nem değerinin yüksek olması olabilir. Bölgedeki en yüksek ozon olayı ise 5. Episod gözlenmiştir. Bu durumun oluşmasında en önemli etkenlerin diğer dönemlere kıyasla yerel sirkülasyonların neden olduğu inversiyon, sıcaklıkların çok yüksek ve rüzgar hızlarının da düşük seyretmesi olduğu düşünülmektedir. WRF-Chem modeli sonuçları güvenirliklerinin test edilmesi amacıyla istatistiksel teknikler kullanılarak dört farklı hava kalitesi izleme istasyonunda gözlemlenen saatlik ozon ölçüm verileri ile karşılaştırılmıştır. Hesaplanan ozon konsantrasyonlarının tüm episodlardaki ve konumlardaki karşılaştırılmaları sonucunda uyum indisinin 0,5-0,8 arasında değiştiği hesaplanmıştır. Korelasyon katsayıları ise 0,2-0,9 aralığında hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda meteorolojik ve fotokimyasal modeller kullanılarak elde edilen öngörülerin istenilen düzeyde güvenirliğe sahip olduğu düşünülmektedir. Tez çalışması kapsamında uygulanan model doğrultusunda kırsal alanlardaki ozonu etkileyen meteorolojik koşullar ile antropojenik ve biyojenik emisyon kaynaklarının katkıları belirlenmiştir. Geliştirilen bu yaklaşımın, farklı kırsal ve yarı kentsel alanlarda yapılacak hava kalitesi yönetimi çalışmalarına da fayda sağlayacağı düşünülmektedir. Ayrıca bu yaklaşım ile bölgede yer alan floranın da maruz kaldığı ozon seviyeleri belirlenmiş; ulusal standartlardaki sınır değerler ile karşılaştırılarak mevcut durumu ortaya konmuştur. Bu yaklaşım, ülkemizde benzer özellikler taşıyan ve özel öneme sahip kırsal alanlar içinde uygulanabilecek ve bu alanların korunmasına yönelik karar vericilere yol gösterecektir.
Statistical investigation of magnetosphere-ionosphere-ground interaction over mid-latitudes during geomagnetic storms

(Graduate School, 2023-01-17) Gülay, Ezgi ; Kaymaz, Zerefşan ; 511191030 ; Atmospheric Sciences

The phrase "space weather" is used to describe the conditions in space, more specifically in the solar system. Space weather is concentrated on the Sun since it is the solar system's primary energy source. The Sun's highly dynamic structure results in energy bursts that can take on a variety of shapes, including sudden energy bursts known as solar flares, bursts of plasma and magnetic field known as coronal mass ejections, and in some cases, an increase in the speed and density of the solar wind due to open magnetic field lines. Severe space weather events are what these phenomena are named since they create extreme changes in the space environment. By producing disruptions in the geomagnetic field and other aspects of the Earth's environment, extreme space weather causes the neutral conditions to shift in a negative way. Extreme space weather has an impact on satellite operations, ionospheric conductivity-based communication, and underground electrical cables. In this study, it is aimed to understand the effects of space weather on ground and ionospheric levels over mid-latitudes. There are various types of research in the literature about these effects, yet there are three points that separate this study from the other works in the literature. The first point is that this study is done for mid-latitudes rather than the more commonly researched over high and even low latitudes. The second point is that both the measurements for ground level and the ionospheric levels are done in Türkiye, so it is a study specifically done for Türkiye. The third point is that effects on both ground and ionosphere are studied together for the same cases which is unusual among the studies in the literature. The ground-level part of this study focuses on a phenomenon known as geomagnetically induced current (GIC). The geomagnetic field's rapid changes create an electric field that penetrates the ground itself. The power grid systems and underground pipes are affected by the electric current flowing at ground level. Although high latitude regions are the major danger area for GIC since they experience the most severe consequences there due to magnetic poles, GIC may occur everywhere, and the goal of this study is to look at GICs in the mid-latitude region. The ionosphere, which is the conducting layer of the atmosphere, is crucial to radio wave transmission in the atmosphere and, long-distance communication across the globe and with satellites in space. Particularly with the advancements in satellite technology, understanding the variations in the ionospheric electron density becomes critically important in many of the applications of these technologies, ranging from the military and navigational systems to the cellphones which are one of extremely essential parts of our daily lives. Thus, in this study, it is aimed to understand the variations in the ionospheric electron density during the geomagnetically disturbed days. In this study, three data sets have been used over Marmara Region, Türkiye (GG: ~ 40°N, GM: ~38°N). The first data set is geomagnetic field measurements obtained from Kandilli Geomagnetic Observatory located at Iznik (40°N, 29°E). This is the only geomagnetic observatory in Türkiye and is a member of INTERMAGNET. The 1-min resolution data is available on INTERMAGNET. 1-sec resolution data is obtained from the observatory for this study. 36 geomagnetically disturbed days between 2013 and 2015 have been chosen and those data have been used. The second data set is geomagnetic and geoelectric field measurements which obtained from the LEMI-414 magnetotelluric station located at Bozcaada (39°N, 26°E). The magnetotelluric station was operational between 2013 and 2014. Thus, 10 out of the previously mentioned 36 days were available to analyze. Both the geomagnetic and geoelectric field measurements are 1-sec resolution. The last data set is F-layer electron density measurements which obtained from the Dynasonde located at ITU Campus, Istanbul (41°N, 28°E). The data for the same 36 geomagnetically disturbed days have been used which are all 4-min resolution. Additionally, Disturbance Storm Time (Dst) index, and solar wind data from ACE and WIND spacecrafts have been used. The study consists of two main parts which are case studies and statistical studies. For the case studies, 3 geomagnetically disturbed days have been selected based on Dst from consecutive years, 17 March 2013 which is also known as the 2013 St. Patrick storm, 27 February 2014, and 9 September 2015. Case studies are done thoroughly via time series. The phases of the geomagnetic storms are determined as initial, main, and recovery phases. The variations in different parameters are analyzed. Dst and AE indices are used to determine the strength of the storms. The time derivative of the horizontal geomagnetic field which is considered as a reliable indicator for GIC is the main parameter for the ground-level effect. In the ionospheric part, the main parameter is the F-layer critical electron density difference between the active and quiet day periods. In the ionosphere, geomagnetic storms can have both negative and positive effects on the electron density which means the electron density might increase or decrease during the storm. Thus, while selecting the storms for case studies, this has been considered and both of these examples are shown. In order to be able to see the relationship with the solar plasma, satellite data is used, and the parameters selected are ion density, speed, total and southward interplanetary magnetic field (IMF Bt and Bz), and dynamic pressure. All of these parameters are compared with time series. The only case with electric field measurement is 27 February 2014, and for this case, also the northward and eastward electric field components are analyzed. The statistical part of the study consists of histogram analysis and linear relationships between physically meaningful pairs. It is aimed to understand the general behavior of the geomagnetic field and the ionosphere during geomagnetic storms with histograms. The averages and the possibilities are found for certain thresholds. Linear relationships between the 72 pairs have been determined by using scatter plots and calculating Pearson correlation coefficients. The reliability of the Pearson correlation coefficients is tested with Student's t-test at a 0.05 significance level. The aim of this analysis is to find out the possible dependency between the parameters, and determine what to expect based on the known variations for geomagnetic storms in various strengths. In overall, it is aimed to estimate to what extent the geomagnetic field and ionospheric electron density are affected by solar activity at mid-latitudes, and form a milestone to understand which physical processes are effective at our latitudes. Determining what kind of variations are seen in different phases of a storm gives information about the mechanisms driving the seen effect on the ground or in the ionosphere. As similar, determining which geomagnetic index or solar wind parameter also gives information about the affecting mechanism behind the change. It is believed that this study will give insights for future studies which will be done on the space weather effects over Türkiye.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Atmosfer Bilimleri Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri